氨基酸类铜缓蚀剂复配增效及其机理研究

论文摘要

铜及其合金材料具有良好的导电、导热、抗菌特性和机械性能,广泛应用于电力、化工、机械等行业。铜在含氧的酸性环境中易遭受比较严重的腐蚀,研究开发铜及其合金的防腐蚀技术,对促进铜合金材料的合理应用具有重要的作用。缓蚀剂是一种经济、有效的防腐蚀方法,随着对环境保护的日益关注,开发绿色防腐蚀技术已成为迫切需求。氨基酸类化合物具有无毒、可生物降解且成本较低的特点,是绿色缓蚀剂发展的重要方向。缓蚀剂的协同作用是缓蚀作用过程中广泛存在的现象,它构成缓蚀剂复合配方的基础。本文采用失重法、电化学测量、表面分析技术和量子化学研究方法考察了几种氨基酸化合物对铜的缓蚀作用,分析了它们与长烷基链化合物的协同作用机理。主要结果如下:1.考察了蛋氨酸（MET）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和溴代十六烷基吡啶（CPB）在0.5 M HCl溶液中对铜的缓蚀作用,它们的缓蚀率随浓度增加而出现极值现象。通过MET/CTAB、MET/CPB复配可进一步提高对铜的缓蚀能力,其中50 mM MET + 10 mM CTAB对铜的缓蚀率可达89.0%,具有较好的缓蚀协同作用。量子化学计算表明CTAB分子中N原子上具有较大的净电荷密度,与MET之间具有较强的静电作用。2.考察了色氨酸（TRP）和苯丙氨酸（PHE）在0.5 M HCl溶液中对铜的缓蚀作用,它们的缓蚀率随浓度增加而增加,具有有限的缓蚀能力。低浓度的十一烷基咪唑（UDIM）与两者复配后可以显著增强它们的缓蚀能力。1 mM UDIM + 10 mM PHE的缓蚀率可达87.9%。极化曲线研究表明,复配使用后,它们对腐蚀电化学的阴极和阳极电化学过程均有抑制作用,属于混合型缓蚀剂。3.月桂酰肌氨酸钠（SLS）在铜表面的自组装膜在0.5 M HCl溶液中对铜具有保护作用,最佳组装浓度是10 mM,最佳组装时间为10 h,此时保护效率为60.9%。当采用谷氨酸（GLU）和SLS的混合液对铜进行复合自组装时,其对铜的保护效果明显上升。红外反射光谱研究表明两种氨基酸中的羧基和氨基,和铜离子之间发生了配位作用,形成了螯合型自组装膜。复合自组装膜结构规整、排列致密有序,憎水性增强,从而具有较好的保护性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 缓蚀剂概述
• 1.2.1 缓蚀剂发展史
• 1.2.2 缓蚀剂基础理论
• 1.2.3 缓蚀剂的缓蚀协同作用
• 1.3 铜缓蚀剂研究进展
• 1.3.1 无机铜缓蚀剂
• 1.3.2 唑类铜缓蚀剂
• 1.3.3 胺类铜缓蚀剂
• 1.3.4 铜缓蚀剂缓蚀协同作用研究进展
• 1.4 氨基酸类缓蚀剂研究进展
• 1.5 本论文选题意义与研究内容
• 1.5.1 选题意义
• 1.5.2 研究内容
• 2 实验方法及原理
• 2.1 前言
• 2.2 实验设备和试剂
• 2.2.1 实验设备
• 2.2.2 实验试剂
• 2.3 实验原理
• 2.3.1 失重法
• 2.3.2 电化学测量
• 2.3.3 量子化学计算
• 2.3.4 表面分析技术
• 3 蛋氨酸与长烷基链季铵盐复配铜缓蚀剂增效机理研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 实验材料和设备
• 3.2.2 电化学实验
• 3.2.3 量子化学计算
• 3.2.4 扫描电镜及能谱
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 电化学阻抗谱测量
• 3.3.2 循环伏安研究
• 3.3.3 极化曲线测量
• 3.3.4 量子化学计算
• 3.3.5 扫描电镜及能谱测量
• 3.4 本章小结
• 4 芳香氨基酸与烷基咪唑复配铜缓蚀剂增效机理研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 失重法
• 4.2.2 电化学阻抗谱
• 4.2.3 动电位极化曲线
• 4.2.4 扫描电镜及能谱
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 失重法测量
• 4.3.2 电化学阻抗谱测量
• 4.3.3 动电位极化曲线测量
• 4.3.4 扫描电镜及能谱测量
• 4.4 本章小结
• 5 月桂酰肌氨酸钠与谷氨酸复配自组装增效机理研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 失重法
• 5.2.3 电化学实验
• 5.2.4 红外谱图
• 5.2.5 接触角
• 5.2.6 表面形貌及能谱
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 失重法测量
• 5.3.2 电化学阻抗谱测量
• 5.3.3 极化曲线测量
• 5.3.4 红外谱图测量
• 5.3.5 接触角测量
• 5.3.6 表面形貌及能谱测量
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文
• 作者在攻读硕士学位期间所参与的项目