重慶大學張勝濤課題組強玉杰最新Corros. Sci.首次發現鹵代作用對吲唑類化合物緩蝕性能的促進作用

【引言】

腐蝕問題遍及國民經濟的各個領域，給國民經濟帶來巨大的損失，據統計，我國因腐蝕造成的經濟損失每年高達五千億元。為了減少腐蝕造成的損失，科技工作者研究并開發了多種防腐蝕方法，其中，緩蝕劑技術由于具有良好的效果和較高的經濟效益，已成為防腐蝕技術中應用最廣泛的方法之一。近年來，雖然各種各樣的有機緩蝕劑相繼問世，但是有機緩蝕劑作用機理特別是吸附機制和緩蝕機理的研究是較落后于緩蝕應用的，理論研究工作的滯后也成為了限制認識緩蝕劑作用原理和廣泛應用的主要因素。這也使得傳統的緩蝕劑研制方法是建立在猜測和大量實驗篩選的基礎之上，成本高，研發周期長，工作帶有一定的盲目性。為此，設計開發新型有機緩蝕劑迫切需要理論指導，而對于鹵素取代吲唑類緩蝕劑的研究在科研界尚為空白。

【成果簡介】

近日，重慶大學張勝濤教授課題組強玉杰博士利用電化學實驗對銅在3%氯化鈉溶液體系中首次發現并探究了不同鹵素取代對吲唑類化合物緩蝕性能的促進作用，并用形貌表征、組成分析、分子模擬等方法闡明了其作用機制。該成果以“Three indazole derivatives as corrosion inhibitors of copper in a neutral chloride solution”為題發表在Corrosion Science上。

【圖文導讀】

圖1：本文所研究的三種鹵代吲唑類緩蝕劑

圖2：銅在分別含有三種不同濃度的鹵代吲唑的3% NaCl溶液中的極化曲線測試

圖3：銅在分別含有三種不同濃度的鹵代吲唑的3% NaCl溶液中的交流阻抗測試

圖4：銅在3% NaCl溶液及分別含三種緩蝕劑的3% NaCl溶液中浸泡后的形貌表征

(a)拋光的銅表面，(b)在3% NaCl中浸泡14天，分別在含有1 mM (c) 4-FIA, (d) 4-CIA, (e) 4-BIA的3% NaCl中浸泡14天。

圖5：銅在3% NaCl溶液及分別含三種緩蝕劑的3% NaCl溶液中浸泡48h后的高度圖

(a)拋光的銅表面，(b)在3% NaCl中，分別在含有1 mM (c) 4-FIA, (d) 4-CIA, (e) 4-BIA的3% NaCl中。

圖6：三種鹵代吲唑緩蝕劑在銅表面的朗格繆爾吸附模型

(a) 4-FIA, (b) 4-CIA, (c) 4-BIA.

圖7：不同狀態下銅表面的XRD表征

(a)拋光的銅表面，(b)在3% NaCl中，分別在含有1 mM (c) 4-FIA, (d) 4-CIA, (e) 4-BIA的3% NaCl中

圖8：三種緩蝕劑的的軌道密度分布及靜電勢圖

圖9：三種鹵代吲唑緩蝕劑在銅表面的吸附構型

(a) 4-FIA, (b) 4-CIA, (c) 4-BIA.

【小結】

本研究實驗結果表明，三種鹵代吲唑類緩蝕劑都表現為優異的混合型緩蝕劑。隨著濃度增加，其緩蝕效率增加。三種緩蝕劑在銅表面都符合朗格繆爾吸附模型，且得出的吉布斯自由能值表明四種緩蝕劑都主要以化學吸附的形式與金屬基底相互作用。與吲唑緩蝕劑對比，鹵代吲唑類緩蝕劑顯著提升了其緩蝕性能，且氯代吲唑展現了最優異的緩蝕效率。通過分子模擬方法得出四種鹵代吲唑類化合物都平行吸附在金屬銅表面，與單純的吲唑相比，在金屬表面具有更高的吸附能，即更牢固地吸附在金屬表面。理論計算很好地驗證了實驗結果并為設計和開發新型鹵代緩蝕劑提供了理論導。

文章鏈接：Three indazole derivatives as corrosion inhibitors of copper in a neutral chloride solution (Corros. Sci., 2017, DOI: 10.1016/j.corsci.2017.07.012)

本文由張向陳李團隊撰寫、投稿，特此感謝！材料牛編輯整理。

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