吲哚系列物质对碳钢的缓蚀性能研究

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1、吲哚系列物质对碳钢的缓蚀性能研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：吕堂满指导教师：张胜涛教授专业：化学学科门类：理学重庆大学化学化工学院二O一四年十月万方数据万方数据InvestigationofindoleanditsderivatesasinhibitorsformildsteelcorrosioninsulfuricacidmediumAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofScienceByLvTangmanS

2、upervisedbyProf.ShengtaoZhangSpecialty:ChemistryChemistryandChemicalEngineeringChongqingUniversity,Chongqing,ChinaOctober,2014万方数据万方数据中文摘要摘要在多种抑制金属材料腐蚀的方法中，有机缓蚀剂的应用是其中最经济、有效的一种。苯三唑及苯三唑类衍生物如甲基苯三唑、羟基苯三唑等，已被证明是铜和铁在多种腐蚀体系下的有效缓蚀剂。本论文筛选了五种吲哚类有机物，它们分别为：吲哚、吲哚甲酸(ICA)、吲哚乙酸(IAA)、吲哚丙酸(IPA)、吲哚丁酸(IBA)，作

3、为Q235碳钢在0.1MH2SO4腐蚀液中的缓蚀剂。为了评价上述所选缓蚀剂对碳钢的防腐蚀性能以及作用机制，本研究采用了失重法、交流阻抗谱、动电位极化等多种测试技术，通过处理原始数据，计算和分析腐蚀参数来实现这一评价目的。另外，运用扫描电镜技术观察了试样在有无添加缓蚀剂的腐蚀体系下浸泡后的表面腐蚀形貌，直观了解缓蚀剂的缓释效果。根据失重试验的结果，五种缓蚀剂在0.1MH2SO4溶液中都显示出较好的抗腐蚀性能。缓蚀效率随着加入缓蚀剂浓度的升高而逐渐增大，这应该是缓蚀剂分子在金属表面形成了一层保护膜，并且随着缓蚀剂浓度的提高，保护膜愈加完整和紧密。在同一缓蚀剂浓度下，碳钢的腐蚀速

4、率随着温度的升高而增大，此外，温度升高对缓蚀剂缓蚀效率的影响则与缓蚀剂的浓度和品种有关。交流阻抗实验(EIS)的测试结果显示，对这五种缓蚀剂，Nyquist图中都只含有一个较大的容抗弧，代表电荷转移电阻值的弧半径随缓蚀剂浓度的升高逐渐增大缓蚀效率也逐渐增大，而拟合结果表明界面双电层电容值逐渐减小，说明金属表面上的水分子逐渐被体积大且介电常数更小的缓蚀剂分子取代，缓蚀剂分子吸附+在金属表面形成保护膜，抑制Fe和H的接触，从而起到缓蚀作用。动电位极化曲线的测试结果表明，缓蚀剂的加入对阴极反应和阳极反应均有抑制作用，但并未改变阴极析氢和阳极氧化的反应机制。而是通过缓蚀剂分子覆盖金

5、属表面的活性位点以抑制金属的氧化。依据腐蚀电位的变化可以得出结论：这五种缓蚀剂均为混合型缓蚀剂。扫描电镜实验(SEM)显示，当硫酸溶液中分别加入最佳浓度的吲哚、吲哚甲酸、吲哚乙酸、吲哚丙酸、吲哚丁酸这五种缓蚀剂时，与未添加缓蚀剂的空白实验对比，碳钢表面仅显示非常细微的腐蚀作用，说明了该吲哚系列物质对碳钢具有显著的缓蚀作用。从吸附热力学的计算结果可以看出，五种缓蚀剂在碳钢表面的吸附过程遵循Langmuir吸附等温式，而吸附吉布斯自由能值Gads说明这五种缓蚀剂在金属表面I万方数据重庆大学硕士学位论文的吸附过程是自发进行的，并且同时伴随着物理吸附和化学吸附的同时生生作用。关键

6、词：碳钢，缓蚀剂，失重法，EIS，吸附等温式II万方数据英文摘要ABSTRACTTheemploymentofinhibitorisoneofthemostpracticalandeconomicmethodtopreventthemetalcorrosionamongmanydifferentapproaches.Thebestwellknownarebenzotriazoletypeinhibitors,whichhavebeenprovedtobeveryeffectiveinhibitorsformetalcorrosionindifferentaggressive

7、electrolyte.Inpresentresearch,indoleandfourindole’sderivateshavebeenselectedasthecorrosioninhibitorsformildsteelcorrosionin0.1MH2SO4solution.Thesefivecompoundsareindole,indole-3-carboxylicacid(ICA),indole-3-aceticacid(IAA),3-indolepropionicacid(IPA),and3-indol