HCl中咪唑与2-苯基-2-咪唑啉对金属的缓蚀性能及机理研究

摘要

咪唑及其衍生物类缓蚀剂因具有绿色环保、价格低廉等特点，在金属腐蚀与防护领域有着广泛的应用。但它们的缓蚀效率一般不高，利用不同缓蚀剂间的协同缓蚀作用是提高缓蚀效率常见的方法之一。此外，2-苯基-2-咪唑啉的合成工艺简单、成本较低，然而其作为金属缓蚀剂的研究报道较少。因此，本论文以咪唑（IM）与2-苯基-2-咪唑啉（2-PI）为缓蚀剂，采用失重法、极化曲线法及交流阻抗法，分别研究它们在1.0 mol·L-1HCl溶液中对5052铝合金（AA5052）、Q235碳钢及304不锈钢的缓蚀性能及机理；并分析这两种缓蚀剂对这三种金属的协同缓蚀作用。主要的研究内容及结论如下：　　1.0 mol·L-1的HCl溶液中，IM及2-PI对AA5052、Q235碳钢及304不锈钢均具有缓蚀性能，且2-PI的缓蚀性能优于IM，单一缓蚀剂2-PI对这三种金属的最大缓蚀效率可分别达到：88.0％、85.5%及89.7%。IM及2-PI对AA5052、Q235碳钢及304不锈钢均具有协同缓蚀作用，在测试的浓度范围内，保证两种缓蚀剂的总浓度与单一缓蚀剂相同（或相近）的情况下，IM及2-PI对这三种金属的协同缓蚀效率与单一缓蚀剂IM相比，分别提高12.7%-16.4%、16.0%-18.2%及15.3%-29.0%；与单一缓蚀剂2-PI相比，分别提高2.1%-7.5%、7.3%-10.6%及4.5%-6.1%。同时，SEM观察显示，在两种缓蚀剂复配使用下的试样表面更加平整光滑，证实了协同作用的存在。　　通过对IM及2-PI在AA5052、Q235碳钢及304不锈钢表面吸附反应的标准吉布斯自由能△Gθads、标准吸附焓(热)△Hθads以及这三种金属在腐蚀介质中发生腐蚀反应的活化能Ea的计算及分析，判断出这两种缓蚀剂在这三种金属表面的吸附均满足Lagmuir吸附等温式，且吸附类型均是以化学吸附为主的混合吸附。同时，2-PI的吸附作用力更强，暗示2-PI的缓蚀性能更好，这与实验测试的结果一致。　　此外，基于实验研究的结果，结合IM及2-PI的分子结构，理论上分别探讨了这两种缓蚀剂分子与金属表面的结合作用，并绘出相关的吸附模型图。同时，利用合作吸附模型合理地解释了协同缓蚀作用。

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第一章 绪论

1.1 金属腐蚀及防护

1.2 金属缓蚀剂的研究发展

1.3 协同缓蚀的研究现状及发展

1.4 缓蚀剂的缓蚀机理

1.5 缓蚀剂吸附类型的判断

1.6 本论文的研究意义及内容

第二章 HCl中咪唑与2-苯基-2-咪唑啉对5052铝合金的缓蚀性能及机理研究

2.1 引言

2.2 实验试剂与仪器

2.3 实验研究方法

2.4 实验结果与分析

2.5 咪唑与2-苯基-2-咪唑啉对5052铝合金的缓蚀机理

2.6 咪唑与2-苯基-2-咪唑啉对5052铝合金的协同缓蚀机理

2.7 本章小结

第三章 HCl中咪唑与2-苯基-2-咪唑啉对Q235碳钢的缓蚀性能及机理研究

3.1 引言

3.2 实验试剂与仪器

3.3 实验研究方法

3.4 实验结果与分析

3.5 咪唑与2-苯基-2-咪唑啉对Q235碳钢的缓蚀及协同缓蚀机理

3.6 咪唑与2-苯基-2-咪唑啉对Q235碳钢的协同缓蚀机理

3.7 本章小结

第四章 HCl中咪唑与2-苯基-2-咪唑啉对304不锈钢的缓蚀性能及机理研究

4.1 引言

4.2 实验试剂与仪器

4.3 实验研究方法

4.4 实验结果与分析

4.5 咪唑与2-苯基-2-咪唑啉对304不锈钢的缓蚀机理

4.6 咪唑与2-苯基-2-咪唑啉对304不锈钢的协同缓蚀机理

4.7 本章小结

第五章 总结

参考文献

攻读硕士期间公开发表的论文及其他成果

致谢