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重庆大学张胜涛教授成功研发出两种食物香料作为X65钢在硫酸中的高效缓蚀剂

2019-02-11 11:35:59
作者:谭伯川
来源:缓蚀人

金属的腐蚀防护是关乎国计民生的重大战略,而缓蚀剂技术由于具有良好的效果和较高的经济效益,已成为防腐蚀技术中应用最广泛的方法之一。

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    【引言】


    金属的腐蚀防护是关乎国计民生的重大战略,而缓蚀剂技术由于具有良好的效果和较高的经济效益,已成为防腐蚀技术中应用最广泛的方法之一。进入21世纪,从环境保护的角度来看,可持续发展战略已成为各国的共识,“绿色”缓蚀剂是未来的重要发展方向。2-异丁基噻唑和2-乙酰基噻唑分别天然存在于番茄和土豆中,由于它们可以作为食物香料直接被食用,在一定剂量内属于环保型缓蚀剂,使用过程中给环境带来的影响很小。因此,食物香料作为一种绿色环保型缓蚀剂,引起了国内外学者的广泛关注。


    【成果简介】


    重庆大学张胜涛教授课题组谭伯川博士发现了番茄和土豆中2-异丁基噻唑和2-乙酰基噻唑对X65钢在硫酸中具有卓越的缓蚀性能。首先,利用电化学测试手段证明了在不同浓度下2-异丁基噻唑(ITT)和2-乙酰基噻唑(TEO)能有效的抑制X65的腐蚀,并且属于混合型缓蚀剂,其中,2-乙酰基噻唑展现了更卓越的缓蚀性能。并用形貌表征、等温吸附模型、量子化学计算等方法阐明了其作用机制。该成果以“Corrosion inhibition of X65 steel in sulfuric acid by two food flavorants2-isobutylthiazole and 1-(1,3-Thiazol-2-yl) ethanone as the green environmentalcorrosion inhibitors: Combination of experimental and theoretical researches”为题发表在期刊Journal of Colloid and Interface Science上。


    【图文导读】


    图1:番茄和土豆中2-异丁基噻唑和2-乙酰基噻唑的化学式

 

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    图2. X65钢在0.5 M硫酸中含有不同浓度缓蚀剂的动电位极化曲线图

 

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    图3. X65钢在0.5 M硫酸中含有不同浓度缓蚀剂的Nyquist图

 

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    图4:在298 K时X65钢在0.5 M硫酸溶液及含有缓蚀剂时浸泡后的形貌

 

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表征(a)  刚打磨后的铜的3D形貌图,(b)在含有5 mM TEO的硫酸中浸泡4小时后的3D形貌图,(c) 在含有5 mM ITT的硫酸中浸泡4小时后的3D形貌图,(d) 在5M硫酸中浸泡4小时后的3D形貌图。


    图5:与图4中相对应的2D等高线以及平均粗糙度

 

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    图6:ITT和TEO在298K下在X65钢表面的朗缪尔吸附模型

 

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    图7:ITT和TEO分子的优化结构及轨道密度分布

 

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    图8:ITT和TEO在Fe(110)表面的分子动力学吸附模型

 

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    【小结】


    1. 电化学实验结果显示ITT和TEO分子对X65钢在硫酸中属于混合型缓蚀剂,TEO和ITT都明显取代X65钢表面的水分子形成保护膜,动电位极化和阻抗谱实验都显示出TEO比ITT的缓蚀效果明显更大。


    2.形貌分析证明了ITT和TEO能有效的抑制X65钢在硫酸中的腐蚀,形貌结果和电化学实验结果相符合的。


    3. ITT和TEO在X65钢表面的吸附符合朗缪尔吸附等温模型并且涉及到物理和化学吸附。


    4.理论计算表明,ITT和TEO在酸性条件能够被质子化,并且质子化后有利用ITT和TEO在X65钢表面的吸附。分子动力学模拟证明TEO比ITT在X65钢表面的结合能更大。


    文章链接:Corrosioninhibition of X65 steel in sulfuric acid by two food flavorants 2-isobutylthiazoleand 1-(1,3-Thiazol-2-yl) ethanone as the green environmental corrosioninhibitors: Combination of experimental and theoretical researches (Journal ofColloid and Interface Science 538 (2019) 519–529)

 

    本文由重庆大学化学化工学院谭伯川博士供稿。

 

 

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责任编辑:王元


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标签: 金属, 腐蚀防护, 缓蚀剂技术

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