吸电子基团对5-羟色胺衍生物缓蚀性能的增效机理

• 作者: 刘梓凝 刘浩 杨彪 樊保民 范贵锋 赵骁骐 郝华
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 5-羟色胺 吸电子效应 缓蚀剂 碳钢 密度泛函理论
• 年，卷（期）: 2020,（11）
• 所属期刊栏目: 专题——缓蚀剂及应用技术
• 页码范围: 41-49,92
• 页数: 10页
• 分类号: TG174.42
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.11.005

摘要

目的 减缓碳钢在盐酸(HCl)溶液中的腐蚀,揭示吸电子基团(羧基)增效5-羟色胺缓蚀性能的机理.方法 采用动态质量损失、动电位极化曲线与电化学阻抗谱(EIS)考察1 mol/L盐酸(HCl)溶液中5-羟色胺(5-HT)与5-羟色氨酸(5-HTP)对20#钢的缓蚀性能.通过吸附等温拟合,明确两种物质在碳钢表面的吸附行为本质.借助形貌观察,验证5-HT与5-HTP对碳钢的缓蚀性能.基于密度泛函理论(DFT),计算并比较两种物质的差分电荷密度.结果 5-HT与5-HTP均可有效减缓20#钢在1mol/L HCl溶液中的腐蚀速率,缓蚀率与添加浓度和环境温度密切相关.298K下添加1mmol/L 5-HT与5-HTP时,缓蚀率分别达到92.19％与95.76％.极化曲线结果显示,向腐蚀介质中加入两种物质后,腐蚀电流密度均降低.EIS结果表明,添加5-HT与5-HTP后,界面电荷转移电阻得到提升.两种物质在碳钢表面的吸附符合Langmuir等温吸附模型.对比动力学与阻抗参数发现,HCl溶液中,5-HTP对20#钢的缓蚀性能优于5-HT.DFT计算结果显示,5-HT质子化位点呈缺电子状态,而质子化5-HTP的电子密度均匀分布于整个分子骨架.结论 羧基的吸电子效应可促进5-HTP分子中富电子区域将盈余电荷流入质子化位点,从而使电子密度均匀分布于分子骨架.均匀的电子密度分布有利于5-HTP以平行构型吸附于碳钢表面,最大限度覆盖活性位点,并高效缓蚀.