吡唑啉酮类及唑类化合物在碳酸氢钠介质中对铜的缓蚀性能研究

论文摘要

本文合成了三种吡唑啉酮类化合物PAS、POTAS、PDTAS和两种吡唑啉酮缩三唑类化合物PFAT、PAAT和一种四唑类化合物APPT,分别用失重法、极化曲线法和交流阻抗法研究了这六种化合物在5%NaHCO3溶液中对铜的缓蚀作用,全文可分为综述部分和实验部分两大部分。在综述部分,介绍了缓蚀剂的定义和发展趋势,并从不同角度阐述了缓蚀剂的类型,叙述了缓蚀剂的作用机理和评价缓蚀剂性能的电化学方法和非电化学方法。在实验部分,我们合成了三种吡唑啉酮类化合物PAS、POTAS、PDTAS和两种吡唑啉酮缩三唑类化合物PFAT、PAAT和一种四唑类化合物APPT,并用红外光谱对其结构进行表征。采用失重法、极化曲线法和交流阻抗法研究了这六种化合物在5%NaHCO3溶液中对铜的缓蚀作用;探讨了其腐蚀反应动力学和温度对其缓释效率的影响;计算了相关的热力学常数;同时研究了它们在铜表面的吸附模式,并对其缓释机理进行了初步探讨。通过实验得到以下结论:(1)六种化合物对铜在5%NaHCO3溶液中均有良好的缓蚀性能,缓蚀剂的缓蚀效率均随缓蚀剂浓度的增大而提高。但达到一定浓度时再增大用量,缓蚀效率增大不明显,甚至反而会降低。(2)极化曲线测试结果表明,六种缓蚀剂对铜在5%NaHCO3溶液中的腐蚀反应的阴、阳极反应均有抑制作用,两种吡唑啉酮化合物POTAS、PDTAS和两种吡唑啉酮缩唑类PFAT、PAAT属于混合型缓蚀剂;吡唑啉酮类化合物PAS和四唑类化合物APPT使腐蚀电位向阳极移动,属于阳极型缓蚀剂。(3)交流阻抗法测试所得Nyquist图表现为单一容抗弧,说明铜在5%NaHCO3溶液中的腐蚀过程受传荷控制;利用拟合所得结果计算缓蚀效率与失重法、极化曲线法测试所得结果基本一致。(4)研究了温度与这六种化合物缓蚀效率之间的关系,结果表明这六种化合物PAS、POTAS、PDTAS、PFAT、PAAT和APPT在所研究的温度范围内对铜在5%NaHCO3溶液中具有较好的缓蚀作用,它们的缓蚀效率均随温度的升高而有明显降低的趋势。(5)研究了化合物PAS、POTAS、PDTAS、PFAT、PAAT在铜电极表面的吸附行为,计算出这些化合物在铜表面的吸附等温式。(6)计算出的热力学函数△G m说明这六种化合物都能自发的吸附在铜的表面,吸附方式均为物理吸附。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 铜缓蚀剂综述
• 1.1.1 铜缓蚀剂的发展过程
• 1.1.2 缓蚀剂的未来发展方向
• 1.2 缓蚀剂的类型
• 1.2.1 按照使用物质种类不同分类
• 1.2.1.1 天然类缓蚀剂
• 1.2.1.2 无机盐类缓蚀剂
• 1.2.1.3 有机化合物类缓蚀剂
• 1.2.2 从对环境的影响分类
• 1.2.3 从缓蚀剂所在介质分类
• 1.2.3.1 中性介质缓蚀剂
• 1.2.3.2 酸性介质缓蚀剂
• 1.2.3.3 气相缓蚀剂
• 1.2.3.4 涂层用缓蚀剂
• 1.2.3.5 化学电源用缓蚀剂
• 1.2.4 从电化学机理分类
• 1.2.5 从物理化学机理分类
• 1.3 不同介质中铜的缓蚀剂
• 1.3.1 酸性介质中
• 1.3.2 中性介质中
• 1.3.3 碱性介质中
• 1.4 缓蚀剂缓蚀作用机理
• 1.4.1 研究现状
• 1.4.2 理论探讨
• 1.4.2.1 氧化膜型缓蚀剂
• 1.4.2.2 沉淀膜型缓蚀剂
• 1.4.2.3 吸附膜型缓蚀剂
• 1.5 缓蚀剂的吸附形态
• 1.6 缓蚀剂缓蚀性能的评价方法
• 1.6.1 腐蚀产物分析法
• 1.6.1.1 失重法
• 1.6.1.2 量气法
• 1.6.1.3 量热法
• 1.6.2 电化学方法
• 1.6.2.1 极化曲线
• 1.6.2.2 交流阻抗法
• 1.6.2.3 极化电阻法
• 1.6.2.4 恒电量法
• 1.6.2.5 电化学噪声测量法
• 1.6.3 光谱分析法
• 1.6.3.1 比色分析法
• 1.6.3.2 椭圆光度法
• 1.6.3.3 俄歇电子能谱法（AES）
• 1.6.3.4 X 光电子能谱法（XPS 或ESCA）
• 1.6.3.5 表面增强拉曼散射（SERS）
• 1.7 本论文的主要内容
• 第二章 乙酰基吡唑啉酮缩氨基硫脲类化合物对铜的缓蚀性能研究
• 2.1 乙酰基吡唑啉酮类化合物的合成
• 2.1.1 药品和试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.1.3 合成方法
• 2.1.4 产物的表征
• 2.2 缓蚀性能的测试
• 2.2.1 失重法
• 2.2.2 电化学方法
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 失重法
• 2.3.2 极化曲线法
• 2.3.3 交流阻抗法
• 2.3.4 温度对三种化合物缓蚀性能的影响
• 2.3.5 化合物在铜表面的吸附行为
• 2.4 小结
• 第三章 乙酰基吡唑啉酮缩唑类化合物对铜的缓蚀性能研究
• 3.1 化合物的合成
• 3.1.1 药品和试剂
• 3.1.2 仪器
• 3.1.3 合成方法
• 3.1.4 产物的表征
• 3.2 缓蚀性能的测试
• 3.2.1 失重法
• 3.2.2 电化学方法
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 失重法
• 3.3.2 极化曲线法
• 3.3.3 交流阻抗法
• 3.3.4 温度对两种化合物缓蚀性能的影响
• 3.3.5 化合物在铜表面的吸附行为
• 3.4 小结
• 第四章 碱性介质中APPT 对铜的缓蚀性能研究
• 4.1 化合物的合成
• 4.1.1 药品和试剂
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 合成方法
• 4.1.4 产物的表征
• 4.2 缓蚀性能的测试
• 4.2.1 失重法
• 4.2.2 电化学方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 失重法
• 4.3.2 极化曲线法
• 4.3.3 温度对缓蚀效率的影响
• 4.3.4 化合物在铜表面的吸附行为
• 4.4 结论
• 致谢
• 参考文献
• 论文发表情况