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椰油酸二乙醇酰胺对钢在三氯乙酸溶液中的缓蚀性能

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中国腐蚀与防护学报 2023年第2期43卷 301-311页

作者：仇莉李向红雷然邓书端西南林业大学材料科学与工程学院昆明650224 西南林业大学化学工程学院昆明650224

采用失重实验、电化学实验、表面形貌测试(SEM、AFM)和接触角测试深入研究了0.10 mol/L三氯乙酸(Cl3CCOOH)介质中非离子表面活性剂椰油酸二乙醇酰胺(CDEA)对冷轧钢的缓蚀作用;并探究了缓蚀溶液的表面张力和电导率与缓蚀性能的内在关联... 详细信息

采用失重实验、电化学实验、表面形貌测试(SEM、AFM)和接触角测试深入研究了0.10 mol/L三氯乙酸(Cl3CCOOH)介质中非离子表面活性剂椰油酸二乙醇酰胺(CDEA)对冷轧钢的缓蚀作用;并探究了缓蚀溶液的表面张力和电导率与缓蚀性能的内在关联。结果表明:CDEA对冷轧钢在Cl3CCOOH中有明显的腐蚀抑制作用,20和30℃下,CDEA浓度仅为20 mg/L时,缓蚀率可高达95%以上。缓蚀性能随CDEA浓度增大而增强,但随温度的上升而减弱。CDEA在钢表面的吸附是符合Langmuir吸附的、自发的、放热的过程,20~50℃下标准吸附Gibbs自由能为-33.6~-33.0 kJ/mol。CDEA为既抑制阴极析氢又抑制阳极溶解的混合型缓蚀剂,其缓蚀机理为“几何覆盖效应”。随CDEA的添加,Nyquist图容抗弧增大,且电荷转移电阻增大。SEM和AFM的微观形貌进一步证实了CDEA显著抑制了Cl3CCOOH溶液对冷轧钢表面的腐蚀。缓蚀钢表面呈现较强的疏水性,其接触角为100.66o。溶液表面张力随CDEA的添加而降低,在钢片浸泡后的溶液表面张力较浸泡前有所增加;溶液电导率随CDEA浓度的增加,在50 mg/L附近出现峰值。

关键词：缓蚀椰油酸二乙醇酰胺钢三氯乙酸吸附

石斛根提取物在盐酸中对Q235钢的缓蚀作用研究

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现代化工 2022年第S2期42卷 222-227页

作者：陈思屹舒加喜刘嘉奇李振彦陈书军遵义师范学院化学化工学院贵州遵义563002 遵义师范学院工学院贵州遵义563002

研究了石斛根提取物(DNL)在1 mol/L盐酸中对Q235钢的缓蚀性能。结果表明,DNL作为一种阴极抑制更加突出的混合型缓蚀剂,能有效减缓Q235钢在盐酸中的腐蚀;缓蚀效率随DNL浓度增加而增大,随温度升高而降低;当DNL添加量为2.0 g/L时,缓蚀效率... 详细信息

研究了石斛根提取物(DNL)在1 mol/L盐酸中对Q235钢的缓蚀性能。结果表明,DNL作为一种阴极抑制更加突出的混合型缓蚀剂,能有效减缓Q235钢在盐酸中的腐蚀;缓蚀效率随DNL浓度增加而增大,随温度升高而降低;当DNL添加量为2.0 g/L时,缓蚀效率可达95.99%。等温吸附模型研究表明,DNL能自发地在Q235钢表面吸附,且符合Langmuir吸附等温式。

关键词：盐酸缓蚀 Q235钢石斛根提取物

苯并三氮唑-季铵盐体系缓蚀处理对铜耐腐蚀和抑菌性能的影响

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电镀与涂饰 2023年第3期42卷 66-71页

作者：吴兆键幸豪贾晗涛段欣雨万传云上海应用技术大学化学与环境工程学院上海200148

采用由苯并三氮唑(BTA)和季铵盐QAS 1622组成的溶液对铜进行缓蚀处理。研究了BTA和QAS 1622的质量浓度及温度对所得膜层耐腐蚀性能和抑菌性能的影响。结果表明,BTA是一种有效的铜缓蚀剂,季铵盐的加入能够进一步提升其缓蚀效果。当采用3 ... 详细信息

采用由苯并三氮唑(BTA)和季铵盐QAS 1622组成的溶液对铜进行缓蚀处理。研究了BTA和QAS 1622的质量浓度及温度对所得膜层耐腐蚀性能和抑菌性能的影响。结果表明,BTA是一种有效的铜缓蚀剂,季铵盐的加入能够进一步提升其缓蚀效果。当采用3 g/L BTA和1 g/L QAS 1622组成的溶液在温度40℃下对铜处理10 min时,所得的膜层在中性3%NaCl溶液中具有最好的耐蚀性,对铜的缓蚀效率达到98.7%。覆膜法抑菌试验结果表明,3 g/L BTA缓蚀处理对铜的抑菌性能无明显影响,而加入1 g/L QSA 1622能够提升铜的抑菌性能,与大肠杆菌接触1 h的抑菌率达到99.9%。

关键词：铜苯并三氮唑季铵盐缓蚀抑菌

一种复配缓蚀剂对Q235碳钢的缓蚀性能及机理研究

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工业水处理 2022年第9期42卷 124-132页

作者：刘会媛柳鑫华石春杰张红霞唐山师范学院化学系河北唐山063000 唐山市绿色专用化学品重点实验室河北唐山063000

为了进一步探究、提高绿色缓蚀剂的缓蚀性能和缓蚀机理,研究了一种Q235碳钢材料的复合绿色缓蚀剂。利用重量法、阻抗图谱(EIS、Bode)、动电位极化曲线、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)探讨了在自来水介质中,钨酸钠、葡萄糖酸钠和Z... 详细信息

为了进一步探究、提高绿色缓蚀剂的缓蚀性能和缓蚀机理,研究了一种Q235碳钢材料的复合绿色缓蚀剂。利用重量法、阻抗图谱(EIS、Bode)、动电位极化曲线、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)探讨了在自来水介质中,钨酸钠、葡萄糖酸钠和Zn2+对Q235碳钢材料的缓蚀协同作用。结果表明:钨酸钠、葡萄糖酸钠和Zn2+三元药剂在该体系中有较强的协同缓蚀作用。当钨酸钠、葡萄糖酸钠、Zn2+质量浓度分别为40、20、4 mg/L时,协同缓蚀效果最好,缓蚀率最高达到90%以上。动电位极化数据证明该复合缓蚀剂为以抑制阳极为主的阳极型缓蚀剂,阻抗图谱的数据表明,三元配方药剂增强了在Q235碳钢表面电荷转移的阻力。采用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)分别证明了三元复合配方药剂在碳钢表面形成了保护膜和膜中的主要成分。三元复合配方药剂在碳钢表面的吸附符合Langmuir吸附等温式,其是通过化学吸附和物理吸附两种方式吸附在碳钢材料表面的。

关键词： Q235碳钢协同效应吸附缓蚀表面分析

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微磷缓蚀阻垢剂的复配与机理研究

微磷缓蚀阻垢剂的复配与机理研究

作者：陈庆鸿华东理工大学

学位级别：硕士

近几年,因环保政策要求的提高,复合无磷缓蚀阻垢剂在工业循环冷却水处理中得到了大力的推广应用,但也暴露了该类药剂的不足。首先,无磷药剂的使用成本较高,且无磷缓蚀剂的性能有待进一步提高;其次,药剂的日常监测也存在一定的困难。为此... 详细信息

近几年,因环保政策要求的提高,复合无磷缓蚀阻垢剂在工业循环冷却水处理中得到了大力的推广应用,但也暴露了该类药剂的不足。首先,无磷药剂的使用成本较高,且无磷缓蚀剂的性能有待进一步提高;其次,药剂的日常监测也存在一定的困难。为此,本文研制了一款微磷缓蚀阻垢剂,其在满足环保排放要求的同时,具有优良的缓蚀阻垢性能及较低的药剂使用成本,并能快速实现工业化推广应用。本文通过单一药剂缓蚀性能、阻垢性能、分散性能及稳锌性能的测试,确定了复合配方的药剂组分,并通过响应面、神经网络模型优化及功能性复配确定了微磷配方组分的最终投加比例,即2-氨基乙酸基-4,6-二(氨基己酸基)-1,3,5-三嗪4 mg/L、PBTCA(2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸)0.8mg/L、PESA(聚环氧琥珀酸)4mg/L、Zn3 mg/L、AA/AMPS(丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)3 mg/L、BTA(苯骈三氮唑)0.5 mg/L。该配方具有良好的缓蚀阻垢性能,并与杀菌剂1227(十二烷基二甲基苄基氯化铵)有良好的配伍性,且具有较好的环境适应性。通过拟合配方吸附等温方程,发现配方在碳钢表面的吸附基本符合Langmuir吸附等温线;量子化学计算及分子动力学模拟表明,三嗪缓蚀主剂主要通过分子上的氮原子进行配位吸附,并通过短链羧酸基团与Fe表面形成反馈键,从而自发平行吸附于Fe表面,起到良好的缓蚀作用;垢样扫描电镜(SEM)结果表明,配方成分可有效破坏CaCO晶体的正常生长,造成晶格畸变现象。

关键词：微磷缓蚀阻垢复配响应面优化

合金材料在含铝缓蚀剂的熔融氯盐中的腐蚀研究

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合金材料在含铝缓蚀剂的熔融氯盐中的腐蚀研究

作者：易寒西安科技大学

学位级别：硕士

可持续能源的开发与利用是解决能源危机和环境问题的重要方法,太阳能热发电技术与热能存储结合可以不间断地产生电力,氯化物熔盐因其储量丰富、成本低廉、操作温度高(>800℃)、比热容大等优点被认为是太阳能热发电技术中最有应用前景的... 详细信息

可持续能源的开发与利用是解决能源危机和环境问题的重要方法,太阳能热发电技术与热能存储结合可以不间断地产生电力,氯化物熔盐因其储量丰富、成本低廉、操作温度高(>800℃)、比热容大等优点被认为是太阳能热发电技术中最有应用前景的热储能介质和传热流体。但氯化物熔盐在高温下具有极强的腐蚀性,因此,研究熔盐净化方案对防止结构材料的高温腐蚀具有重要意义。本文采用高温电化学方法研究了添加0 wt.%,1 wt.%,2 wt.%,10 wt.%Al缓蚀剂对 HT700 合金和 316 不锈钢在 800℃ 的 NaCl/KCl/MgCl(24.5/20.5/55 wt.%)熔盐中腐蚀行为的影响。采用带能谱仪的扫描电子显微镜和X射线衍射仪测定两种合金的腐蚀形貌和相组成,分析其在氯化物熔盐中的腐蚀机理;利用电化学阻抗谱和动电位极化曲线研究了两种合金在含Al缓蚀剂氯化物熔盐中的腐蚀电化学行为,阐明了氯化物熔盐中Al粉的缓释机理和腐蚀控制过程,主要结果如下:(1)HT700合金与316不锈钢在800℃下NaCl/KCl/MgCl中耐蚀性随着腐蚀时间增加而降低,但含Ni更高的HT700合金比316不锈钢耐腐蚀性更好。(2)添加Al粉可以降低两种合金在氯化物熔盐中腐蚀速率。随着添加的Al粉含量增加,两种合金的腐蚀电流密度不断降低,腐蚀层厚度减少。Al缓蚀剂对316不锈钢的缓蚀效果更好。(3)两种合金在含Al粉缓蚀剂的氯化物熔盐中腐蚀时,腐蚀产物中的AlO 含量增加,可以有效降低合金的腐蚀速度;Al粉缓蚀剂会抑制HT700合金中Cr元素的扩散速率,Cr随着AlO 层的生长与溶解会发生溶解、扩散的循环过程。当Al添加量为2 wt.%时,合金表面开始形成富Al相,当Al添加量为10wt.%时,富Al相变得连续。HT700合金内部形成扩散层(由Al-,Ni-,Fe-和Cr-组成),渗Al层深度随时间增加分别为:11.04 μm(100 h)、185.8μm(200 h)、145.66 μm(300 h)、166.02 μm(400 h)。316 不锈钢表面在高温下形成 FeAl、NiAl、CrAl,渗Al层深度在400小时内随时间增加分别为24.24μm(100 h)、45.3 μm(200 h)、363.1 μm(300 h)、139.5 μm(400 h)(4)两种材料在未添加缓蚀剂熔融氯盐的腐蚀主要由合金内部活泼元素向熔盐中扩散控制,随着腐蚀时间延长R减小,耐腐蚀性降低。添加Al粉后合金表面形成的AlO 层和富Al层可以抑制合金内部活泼元素的扩散;两种材料均出现双电层电容:一层为氧化物层,一层为富Al合金层,R增加,耐腐蚀性增强。

关键词：缓蚀氯化物熔盐太阳能热发电技术高温腐蚀

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泡排-水合物防聚-缓蚀一体剂研究

泡排-水合物防聚-缓蚀一体剂研究

作者：董洁西安石油大学

学位级别：硕士

目前天然气的开采伴随着各种难题,如井底积液增加、腐蚀性物质积累、水合物聚集等。目前针对天然气开采中存在的这几点问题的解决方法分别是加入单一剂(泡排剂、缓蚀剂和水合物防聚剂),工艺复杂且存在兼容性问题,采用泡排-缓蚀-水合物... 详细信息

目前天然气的开采伴随着各种难题,如井底积液增加、腐蚀性物质积累、水合物聚集等。目前针对天然气开采中存在的这几点问题的解决方法分别是加入单一剂(泡排剂、缓蚀剂和水合物防聚剂),工艺复杂且存在兼容性问题,采用泡排-缓蚀-水合物防聚一体剂的方法优势突出,但同时解决三种缺点的多功能一体剂研究较少。本文基于泡排、缓蚀、防聚的机理,构建出新型泡排-缓蚀-水合物防聚一体剂,使其同时具有泡排、缓蚀、防聚的效果,为提高天然气的开采效率提供了新的思路。具体研究内容及结果如下:(1)不同类型的泡排剂筛选复配,获得了三组起泡能力非常好的泡排剂配方:(a)4D-1配方:0.05%十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)+0.7%椰油酰胺丙基甜菜碱(CDAB)+0.6%脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO7)+0.05%ɑ-烯基磺酸钠(AOST)高搅后的泡沫体积达550 mL,表面张力低至22.4 mN·m,对于NaCl、KCl、MgCl和CaCl的耐受程度分别为75、50、300和150 g/L,甲醇浓度为15%时,初始高度大于17 cm,20 min后的高度扔大于16 cm,说明甲醇对配方的影响不大;(b)4D-2配方:0.6%月桂酰胺丙基甜菜碱(LAB-35)+0.05%ɑ-烯基磺酸钠(AOST)+0.05%烷基磺酸钠(SASE)+0.07%十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)高搅后的泡沫体积达565 mL,表面张力低至22.0 mN·m,甲醇浓度加至15%时,初始泡沫高度大于16 cm,20 min时仍大于15.5 cm;(c)4D-3配方:0.1%ɑ-烯基磺酸钠(AOST)+0.3%十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)高搅后的泡沫体积达520 mL,表面张力低至26.4 mN·m,对于NaCl、KCl、MgCl和CaCl的耐受程度分别为100、100、75和75 g/L,甲醇浓度为15%时,高度始终大于16 cm,说明甲醇对配方的影响不大。三种配方均拍摄了泡沫微观结构,可看出无论稀释或增加浓度倍数(0.5～2倍),泡沫壁均保持着相对较好的厚度,这说明泡沫的稳定性好。(2)将三种泡排剂分别加入缓蚀剂筛选,结合经济效益及缓蚀效果最终确定泡排缓蚀配方为:0.1%AOST+0.3%BS-12+0.3%SLS+0.5%水合肼,即4DF-4一体剂配方,对其进行静态挂片失重法实验(60℃下通入空气5 min后反应168 h),此一体剂对于Q235钢的缓蚀率可达到92.59%,腐蚀速率为0.0076 mm/a。借助科斯特电化学工作站对一体剂进行动电位极化扫描、交流阻抗测试,得到极化曲线及阻抗谱图,从拟合后的极化曲线可以看出,加入一体剂后,腐蚀电位发生正移且移动量大于80 mV,说明此一体剂主要是通过抑制阳极从而起到缓蚀的作用。拟合后Nyquist阻抗谱可以得出随着浓度的增大,单容抗弧的半径不断增大,直至保持不变。而当浓度增加至0.5倍配方浓度时,分子在金属界面吸附将近饱和,容抗弧半径几乎不再变化,缓蚀效率接近最佳。再将配方进行不同温度下不同浓度的配方缓蚀性能评价,再进行热力学及动力学分析:结果显示Ea随着浓度增加,先降低又增加,说明金属与一体剂界面存在物理与化学吸附,加入一体剂后的活化能相比空白溶液中更高。本一体剂吸附适合Langmuir吸附等温式,其相关线性回归系数达到0.99995。同时,对不同温度下的缓蚀率进行吸附曲线拟合,通过拟合计算出吸附常数K值,通过K值的大小确定ΔG(吉布斯自由能)的大小,从而得到一体剂存在强物理吸附。(3)将通过泡排、缓蚀筛选后得到的4DF-4一体剂进行表面张力的测量,最小张力为23.5 mN/m,盐的类型对一体剂影响的大小序列分别为KCl>NaCl>MgCl>CaCl,进而对一体剂进行抗温性能、抗甲醇性能、微观结构的测试,在20 min时,无论一体剂的浓度是标准浓度的0.5倍、1倍、1.5倍还是2倍,泡沫形貌均未出现明显的多边形结构,得到的一体剂作为助排剂性能优良,再对其进行起泡能力以及携液量的测量,在65℃下测得一体剂的初始起泡高度为21.5 cm,携液量为143 mL,携液率达71.5%。随着一体剂浓度增加,界面扩张模量及粘度减小,最终趋于稳定。通过紫外分光光度计进行一体剂的吸附性实验,由紫外光谱图可以看出,在362 nm处产生的吸收峰随着浓度及Fe粉的增加,发生明显的红移,且吸收峰均有所增强,这可能是一体剂吸附在Fe原子的表面,与金属离子发生了配位作用。而钢片的表面微观形貌中的2D图像可以观察到,钢片表面光滑,3D及高度图中紫色越多代表点蚀坑越深,随着水合肼浓度的增加,紫色区域明显减小,点蚀范围显著降低,最大腐蚀深度也从不加水合肼的11.52μm,逐渐随着水合肼浓度的增加降至5.24μm。通过水合物微观形貌装置观测水合物生长,可以看出一体剂加后,

关键词：泡排缓蚀 Langmuir吸附水合物防聚

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二氧化碳驱油采出液缓蚀阻垢实验研究

二氧化碳驱油采出液缓蚀阻垢实验研究

作者：陈召洋华北理工大学

学位级别：硕士

二氧化碳驱油技术是一种通过将CO注入采油地层的方式达到降低采出液含水率和提高原油采收率的方法,但其过程中引起的腐蚀以及结垢现象较为明显。华北某油田在应用此项技术的过程中就产生了采出液管线腐蚀问题和碳酸钙结垢问题。以油酸... 详细信息

二氧化碳驱油技术是一种通过将CO注入采油地层的方式达到降低采出液含水率和提高原油采收率的方法,但其过程中引起的腐蚀以及结垢现象较为明显。华北某油田在应用此项技术的过程中就产生了采出液管线腐蚀问题和碳酸钙结垢问题。以油酸和二乙烯三胺为原料合成了咪唑啉型缓蚀剂,采用红外光谱法表征,通过将其与市售的磷酸羟基酸型、双季铵盐型等5种缓蚀剂对比发现,油酸咪唑啉型缓蚀剂缓蚀性能最优,以油田采出液为评价介质在60℃和CO分压2 MPa条件下,100 mg·L使用浓度时缓蚀率达到54.02%,但是不能满足行业标准要求的缓蚀率在70%以上。为便于中试生产进行了产率优化,得出油酸和二乙烯三胺按摩尔比2:3合成产率最高。在此基础上,首先将油酸咪唑啉与市售的氯化铵、硫脲等7种缓蚀剂进行二元复配,其中与油酸咪唑啉产生协同效应的有硫脲和双季铵盐,在复配后100 mg·L的使用浓度下缓蚀率分别达到了52.1%和57.8%,但仍不满足行业标准要求的缓蚀率在70%以上。其次采用季铵化、接入含磷基团和含硫基团3种方法进行分子改性,发现接入含磷基团的油酸咪唑啉在50 mg·L时缓蚀率即可达到74.15%。极化曲线测试证明含磷油酸咪唑啉缓蚀剂为抑制阳极型;交流阻抗实验证明缓蚀剂可使电荷转移电阻明显增加,结论与静态失重实验结果基本一致。为配合缓蚀剂使用,从17种市售的碳酸钙阻垢剂中筛选出了阻垢率为98.9%的TS-50611型号,将其与接入含磷基团的油酸咪唑啉进行配伍性能实验发现,18mg·L阻垢剂和20 mg·L缓蚀剂配合使用阻垢率和缓蚀率分别达到98.98%和91.25%,均满足行业要求。经现场应用测试,缓蚀和阻垢效果良好。图22幅;表34个;参64篇。

关键词：二氧化碳驱油采出液咪唑啉缓蚀含磷基团阻垢剂

碱性环境中铁卟啉对碳钢的催化钝化-缓蚀协同作用和机理研究

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碱性环境中铁卟啉对碳钢的催化钝化-缓蚀协同作用和机理研究

作者：岳庆先烟台大学

学位级别：硕士

我国海岸线绵长,沿海地区经济发达带动建筑业的发展,钢筋混凝土结构内部高碱性的环境中,碳钢表面会形成一层钝化膜。在氯离子渗透、混凝土碳化以及温度影响下,钝化膜结构逐渐遭到破坏,金属基体暴露,进而发生活化溶解,对钢筋混凝土结构... 详细信息

我国海岸线绵长,沿海地区经济发达带动建筑业的发展,钢筋混凝土结构内部高碱性的环境中,碳钢表面会形成一层钝化膜。在氯离子渗透、混凝土碳化以及温度影响下,钝化膜结构逐渐遭到破坏,金属基体暴露,进而发生活化溶解,对钢筋混凝土结构的耐久性产生威胁。钢铁的钝化作用主要是铁的阳极氧化反应,在中碱性环境中其耦合阴极过程为氧还原反应（ORR）。催化ORR过程可以加速整个钝化膜形成过程,对金属产生更长效的保护。铁卟啉类物质是一类重要的氧还原催化剂,卟啉结构中含有大量富电原子,使其具有作为有机缓蚀剂的可能性,有望实现钝化-缓蚀作用的协同。本论文通过多种电化学测试方法以及光谱表征,明确碳钢碱性环境自钝化特征。制备并考察中-四（4-羧基苯基）卟啉铁（FeTCPP）的ORR催化性能,并以此为基础,研究碱性环境中FeTCPP对碳钢钝化行为的影响规律,提出了碱性环境中铁卟啉对碳钢的催化钝化-缓蚀协同防腐机理。通过量子化学密度泛函理论和分子动力学方法研究了卟啉（TCPP）对碳钢吸附缓蚀的微观机制。得到以下主要结论:碱性环境中碳钢的钝化膜分为致密的FeO晶体膜内层和含水的氧化物沉积膜外层。钝化膜形成的主要包括三种过程:钝化膜的构晶过程、溶解过程、间隙铁的生成和迁移过程,对应表观体现为O离子空位外迁移、Fe离子空位的内迁移并积累、间隙铁的外迁移。根据改进的点缺陷模型,建立了钝化膜生长热力学方程组和动力学方程组。溶液中的溶解氧的存在可以促进了钝化膜的形成,提升了保护能力。FeTCPP的存在增大了氧还原反应（ORR）电流,起到催化作用。吸附FeTCPP主要对电极表面醌基团催化的氧还原峰发挥作用,溶解态FeTCPP则主要催化溶解态O的还原。低浓度FeTCPP存在时,ORR为2+2电子转移机制;高浓度时,ORR为高效率的直接4电子转移机制。ORR的2+2和4电子途径同时发生,FeTCPP浓度越高,4电子途径特征越显著。FeTCPP对碳钢催化钝化-缓蚀协同防腐机制如下:首先,通过加速电子消耗促进钝化膜的形成。其次,改变钝化膜的组分比例,提高FeO,降低γ-FeO占比。最后,FeTCPP体现出促进碳钢钝化膜晶格重构的缓蚀-钝化协同作用。FeTCPP在钝化膜表面发生吸附,阻碍晶格和间隙铁的溶解,抑制Fe空位的产生。但是FeTCPP吸附又会造成钝化膜的厚度降低。晶格重构促进耐蚀性提高,膜厚度降低导致耐蚀性降低,最终效果是由哪一方面占主导而决定。当FeTCPP过高使钝化膜太薄会降低其耐蚀性。FeTCPP的吸附是一种有机分子对金属的缓蚀行为,钝化膜晶格重构机制又以FeTCPP在钝化膜表面的吸附为前提,因此钝化膜晶格重构机制是一种缓蚀-钝化协同作用过程。从分子结构角度分析,TCPP比FeTCPP具有更强的吸附缓蚀性能。电化学实验表明,TCPP可以促进碳钢表面保护膜的形成,该保护膜是TCPP吸附膜和钝化膜的综合体现,实现对碳钢的保护作用。TCPP体现出阴极缓蚀主导特征,吸附行为符合的Freundlich-Langmuir热力学特征。量子化学计算表明TCPP的吡咯双键N为其化学吸附活性位点。TCPP与Fe原子配位的平均转移电子数ΔN=1.4,具有一定的配位活性。TCPP的吸附有利于进一步降低吸附体系的能量,提高吸附稳定性。分子动力学模拟发现,由于羧基苯能够自由转动,实际吸附活性位点为羧基O原子。空间位阻导致卟吩环中的N无法靠近铁表面。吸附降低了TCPP分子的扩散。计算发现没有羧基苯基团的卟吩分子呈平面状,能以平铺方式在铁表面形成稳定吸附构型。这为新型金属卟啉分子的设计提供了思路,即开发修饰基团与卟吩环共面且不可自由转动的金属卟啉分子,提高覆盖率和吸附构型稳定性。

关键词：钝化铁卟啉氧还原缓蚀