羧甲基壳聚糖对金属缓蚀性能的研究
本文通过失重、电化学及量子化学计算等方法，研究了绿色缓蚀剂羧甲基壳聚糖在1mol/L-1 HCl中对铝和碳钢的缓蚀作用。在30℃下失重测试结果表明，在1mol/L-1HCl中羧甲基壳聚糖对铝和碳钢有很好的缓蚀作用，且随缓蚀剂浓度的增加缓蚀效率先增大后减小，200mg/L-1时缓蚀率达到峰值，对铝的缓蚀效率高达88.54％，对碳钢的缓蚀效率高达93％。同时，电化学所得的结果基本与失重结果一致。在吸附模型上，将铝片和碳钢称重后分别悬于含有不同浓度CM-chitosan的1mol/LHCl溶液中，在30℃、40℃、50℃、60℃下进行失重实验，结果表明随着温度的升高缓蚀效率明显的下降。这是因为，随着温度的升高，缓蚀剂分子的热运动加快，更难于吸附在金属的表面，说明CM-chitosan在金属表面的吸附属于物理吸附。
通过对热力学参数的计算及等温吸附拟合，结果表明CM-chitosan是一种良好的缓蚀剂，在HCl溶液中，CM-chitosan在铝和碳钢表面的吸附都遵循修正的Langmuir吸附等温式，并获得相应的热力学参数△Ho、△So、△Go，吸附过程中的焓变(AHo)能帮助解释吸附机理，如果△Ho>0，表明吸附是吸热过程，属于化学吸附，缓蚀剂和金属表面形成了化学键；相反，如果AHo<0，说明吸附是放热过程，但不能确定是哪种吸附，可能是其中一种的单独作用，也有可能是两种吸附共同作用的结果。本实验中，缓蚀剂的吸附是放热过程，因此吸附过程属于物理吸附，与前面所得结论一致。ASo>0，说明此过程是熵增的过程。AGo<0，说明此过程是自发的。
量子化学计算表明，羧甲基壳聚糖分子平铺在金属表面时，吸附点最多，所以羧甲基壳聚糖分子在金属表面的吸附状态也以平铺为主。这说明CMCT在酸性环境中更易在金属表面发生吸附，缓蚀效率较高。同时计算结果得到的CMCT分子的LUMO能为-0.0351 eV，质子化后为-3.82568 eV，也可以证实发生质子化以后更容易与金属吸附成键。
羧甲基壳聚糖;金属缓蚀性;电化学;化学吸附
中国海洋大学
硕士
材料物理与化学
尹衍升
2009
中文
TG174.4
60
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）