HEDP和ATMP及其取代物缓蚀阻垢性能的QC/MD研究

论文摘要

运用量子化学密度泛函（DFT）理论,在B3LYP/6-31G*水平上,优化了ATMP及其取代物和氨基膦酸类分子的分子结构,通过计算得出了原子电荷分布、分子最高被占轨道能量（HOMO）、最低空轨道能量（LUMO）、能隙差（ΔE）及Fukui指数等量子化学参数,并且研究了这些量化参数和缓蚀阻垢性能之间的构效关系。其中ATMP及其取代物中膦酸基团和羧基上的氧原子的电荷和供电子能力与阻垢缓蚀性能相关性较好。氨基膦酸类化合物苯环的得电子能力与缓蚀性能相关性很好。运用分子动力学模拟软件Material Studio中的Discover模块,在NVT系综和COMPASS力场下,分别模拟了HEDP和ATMP及其取代物在方解石（104）、（113）、（202）和（102）晶面以及铁（100）晶面上的相互作用情况,获得了各体系的结合能、非键作用能、形变能及径向分布函数等,探讨其阻垢缓蚀作用机理。通过结合能得到化合物阻垢缓蚀性能的比较,并通过径向分布函数发现阻垢剂中的氧原子与方解石中的钙原子形成较强的离子键作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 缓蚀阻垢剂概述
• 1.2 研究方法简介
• 1.2.1 量子化学研究方法简介
• 1.2.2 分子动力学研究方法简介
• 1.3 前人的研究
• 1.3.1 量子化学研究
• 1.3.2 分子动力学研究
• 1.4 本文研究内容
• 2 ATMP及其取代物缓蚀阻垢性能的量子化学研究
• 2.1 引言
• 2.2 计算方法
• 2.3 计算结果和讨论
• 2.3.1 分子构型
• 2.3.2 量子化学参数和缓蚀阻垢率关系
• 2.3.2.1 轨道能量和缓蚀性能的关系
• 2.3.2.2 氧原子的原子电荷和缓蚀阻垢性能的关系
• 2.3.2.3 氧原子的亲核Fukui指数和缓蚀阻垢性能的关系
• 2.3.2.4 氮原子的电荷和亲核Fukui指数与缓蚀阻垢性能的关系
• 2.4 本章小结
• 3 氨基磷酸化合物缓蚀性能的量子化学研究
• 3.1 引言
• 3.2 计算方法
• 3.3 计算结果与讨论
• 3.3.1 分子构型
• 3.3.2 量子化学参数和缓蚀效率的关系
• 3.3.2.1 前线轨道能量和缓蚀性能的关系
• 3.3.2.2 原子电荷和缓蚀性能的关系
• 3.3.2.3 亲核Fukui指数和缓蚀性能的关系
• 3.3.2.4 亲电Fukui指数和缓蚀性能的关系
• 3.4 本章小结
• 4 HEDP及其取代物与方解石晶面和铁（100）面的相互作用
• 4.1 引言
• 4.2 模拟方法和模型构建
• 4.2.1 模拟方法
• 4.2.2 模型构建
• 4.3 计算结果和讨论
• 4.3.1 与方解石（104）面的作用
• 4.3.1.1 相互作用的平衡依据
• 4.3.1.2 化合物在方解石（104）晶面上的结合能
• 4.3.1.3 化合物在方解石（104）晶面上的形变
• 4.3.1.4 超分子体系的对关联函数
• 4.3.2 与方解石（113）面的作用
• 4.3.2.1 化合物在方解石（113）晶面上的结合能
• 4.3.2.2 化合物在方解石（113）晶面上的形变
• 4.3.3 与方解石（202）面的作用
• 4.3.3.1 化合物在方解石（202）晶面上的结合能
• 4.3.3.2 化合物在方解石（202）晶面上的形变
• 4.3.4 与方解石（102）面的作用
• 4.3.4.1 化合物在方解石（102）晶面上的结合能
• 4.3.4.2 化合物在方解石（102）晶面上的形变
• 4.3.5 与铁（100）面的作用
• 4.3.5.1 化合物在铁（100）晶面上的结合能
• 4.3.5.2 化合物在铁（100）晶面上的形变
• 4.3.5.3 超分子体系的对关联函数
• 4.4 本章小结
• 5 ATMP及其取代物与方解石晶面和铁（100）面的作用
• 5.1 引言
• 5.2 八种化合物的稳定构象
• 5.3 计算结果和讨论
• 5.3.1 与方解石（104）面的作用
• 5.3.1.1 相互作用的平衡依据
• 5.3.1.2 化合物在方解石（104）晶面上的结合能
• 5.3.1.3 化合物在方解石（104）晶面上的形变
• 5.3.1.4 超分子体系的对关联函数
• 5.3.2 与方解石（113）面的作用
• 5.3.2.1 化合物在方解石（113）晶面上的结合能
• 5.3.2.2 化合物在方解石（113）晶面上的形变
• 5.3.3 与方解石（202）面的作用
• 5.3.3.1 化合物在方解石（202）晶面上的结合能
• 5.3.3.2 化合物在方解石（202）晶面上的形变
• 5.3.4 与方解石（102）面的作用
• 5.3.4.1 化合物在方解石（102）晶面上的结合能
• 5.3.4.2 化合物在方解石（102）晶面上的形变
• 5.3.5 与铁（100）面的作用
• 5.3.5.1 化合物在铁（100）晶面上的结合能
• 5.3.5.2 化合物在铁（100）晶面上的形变
• 5.3.5.3 超分子体系的对关联函数
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献