咪唑离子液体对铜在硫酸溶液中的缓蚀作用

张启波 华一新

引用本文: 张启波, 华一新. 咪唑离子液体对铜在硫酸溶液中的缓蚀作用[J]. 物理化学学报, 2011, 27(03): 655-663. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110339 shu
Citation:  ZHANG Qi-Bo, HUA Yi-Xin. Effect of Alkylimidazolium Ionic Liquids on the Corrosion Inhibition of Copper in Sulfuric Acid Solution[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(03): 655-663. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110339 shu

咪唑离子液体对铜在硫酸溶液中的缓蚀作用

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(50864009, 50904031) (50864009, 50904031)

    高等学校博士学科点专项科研基金(20070674001)资助项目 (20070674001)

摘要:

采用动电位极化和电化学阻抗谱技术研究了三种新型烷基咪唑离子液体, 1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([BMIM]HSO4), 1-已基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([HMIM]HSO4), 1-辛基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([OMIM]HSO4), 对铜在0.5 mol·L-1 H2SO4溶液中的缓蚀作用. 实验结果表明: 咪唑离子液体能有效抑制铜在硫酸溶液中的腐蚀, 相同浓度下的缓蚀效率大小顺序为[OMIM]HSO4>[HMIM]HSO4>[BMIM]HSO4. 动电位极化表明三种咪唑化合物的加入对铜的阴阳极腐蚀过程均有抑制作用, 属于混合型缓蚀剂. 电化学阻抗谱用带两个常相位原件的等效电路对含两个时间常数的体系进行拟合, 发现咪唑化合物的添加会引起电荷传递电阻和双电层电容等阻抗参数的变化, 表明此类化合物通过吸附于铜电极与溶液界面起到缓蚀作用, 且这种吸附符合Langmuir吸附等温关系. 吸附过程热力学计算说明咪唑化合物在铜表面发生了自发的物理吸附.

English

    1. [1]

      (1) Tavakoli, H.; Shahrabi, T.; Hosseini, M. G. Mater. Chem. Phys. 2008, 109, 281.

      (1) Tavakoli, H.; Shahrabi, T.; Hosseini, M. G. Mater. Chem. Phys. 2008, 109, 281.

    2. [2]

      (2) Elmorsi, M. A.; Hassanein, A. M. Corrosion Sci. 1999, 41, 2337.(2) Elmorsi, M. A.; Hassanein, A. M. Corrosion Sci. 1999, 41, 2337.

    3. [3]

      (3) Gassa, L. M.; Ribotta, S. B.; Folquer, M. E.; Vilche, J. R. Corrosion 1998, 54, 179.(3) Gassa, L. M.; Ribotta, S. B.; Folquer, M. E.; Vilche, J. R. Corrosion 1998, 54, 179.

    4. [4]

      (4) Zucchi, F.; Grassi, V.; Frignani, A.; Trabanelli, G. Corrosion Sci. 2004, 46, 2853.(4) Zucchi, F.; Grassi, V.; Frignani, A.; Trabanelli, G. Corrosion Sci. 2004, 46, 2853.

    5. [5]

      (5) Walker, R. Corrosion 1973, 29, 290.(5) Walker, R. Corrosion 1973, 29, 290.

    6. [6]

      (6) Walker, R. Corrosion 1975, 31, 97.(6) Walker, R. Corrosion 1975, 31, 97.

    7. [7]

      (7) Kuron, D.; Rother, H. J.; Graefen, H. Werkst. Korros. 1981, 32, 409.(7) Kuron, D.; Rother, H. J.; Graefen, H. Werkst. Korros. 1981, 32, 409.

    8. [8]

      (8) Zhao, Y. S.; Pang, Z. Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2003, 19, 419.(8) Zhao, Y. S.; Pang, Z. Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2003, 19, 419.

    9. [9]

      [赵永生, 庞正智, 物理化学学报, 2003, 19, 419.][赵永生, 庞正智, 物理化学学报, 2003, 19, 419.]

    10. [10]

      (9) Wang, X. Q.; Liu, R. Q.; Zhu, L. Q.; ng, J. W. Acta Phys. -Chim. Sin. 2007, 23, 21.(9) Wang, X. Q.; Liu, R. Q.; Zhu, L. Q.; ng, J. W. Acta Phys. -Chim. Sin. 2007, 23, 21.

    11. [11]

      [王献群, 刘瑞泉, 朱丽琴, 宫建伟. 物理化学学报, 2007, 23, 21.][王献群, 刘瑞泉, 朱丽琴, 宫建伟. 物理化学学报, 2007, 23, 21.]

    12. [12]

      (10) Scendo, M.; Poddebniak, D.; Malyszko, J. J. Appl. Electrochem. 2003, 33, 287.(10) Scendo, M.; Poddebniak, D.; Malyszko, J. J. Appl. Electrochem. 2003, 33, 287.

    13. [13]

      (11) Quraishi, M. A.; Ansari, F. A. J. Appl. Electrochem. 2006, 36, 309.(11) Quraishi, M. A.; Ansari, F. A. J. Appl. Electrochem. 2006, 36, 309.

    14. [14]

      (12) Quraishi, M. A.; Rafiquee, M. Z. A.; Saxena, N.; Khan, S. J. Corrosion Sci. Eng. 2006, 10.(12) Quraishi, M. A.; Rafiquee, M. Z. A.; Saxena, N.; Khan, S. J. Corrosion Sci. Eng. 2006, 10.

    15. [15]

      (13) El Rehim, S. S. A.; Hassan, H. H.; Amin, M. A. Mater. Chem. Phys. 2003, 78, 337.(13) El Rehim, S. S. A.; Hassan, H. H.; Amin, M. A. Mater. Chem. Phys. 2003, 78, 337.

    16. [16]

      (14) Bentiss, F.; Traisnel, M.; Chaibi, N.; Mernari, B.; Vezin, H.; Lagrenee, M. Corrosion Sci. 2002, 44, 2271.(14) Bentiss, F.; Traisnel, M.; Chaibi, N.; Mernari, B.; Vezin, H.; Lagrenee, M. Corrosion Sci. 2002, 44, 2271.

    17. [17]

      (15) Lebrini, M.; Lagrenee, M.; Vezin, H.; Gengembre, L.; Bentiss, F. Corrosion Sci. 2005, 47, 485.(15) Lebrini, M.; Lagrenee, M.; Vezin, H.; Gengembre, L.; Bentiss, F. Corrosion Sci. 2005, 47, 485.

    18. [18]

      (16) Li, S. L.; Wang, Y. G.; Chen, S. H.; Yu, R.; Lei, S. B.; Ma, H. Y.; Liu, D. X. Corrosion Sci. 1999, 41, 1769.(16) Li, S. L.; Wang, Y. G.; Chen, S. H.; Yu, R.; Lei, S. B.; Ma, H. Y.; Liu, D. X. Corrosion Sci. 1999, 41, 1769.

    19. [19]

      (17) Scendo, M. Corrosion Sci. 2008, 50, 2070.(17) Scendo, M. Corrosion Sci. 2008, 50, 2070.

    20. [20]

      (18) Stupnišek-Lisac, E.; Gazivoda, A.; Modzarac, M. Electrochim. Acta 2002, 47, 4189.(18) Stupnišek-Lisac, E.; Gazivoda, A.; Modzarac, M. Electrochim. Acta 2002, 47, 4189.

    21. [21]

      (19) Scendo, M. Corrosion Sci. 2007, 49, 2985.(19) Scendo, M. Corrosion Sci. 2007, 49, 2985.

    22. [22]

      (20) El-Maksoud, S. A. A. Electrochim. Acta 2004, 49, 4205.(20) El-Maksoud, S. A. A. Electrochim. Acta 2004, 49, 4205.

    23. [23]

      (21) Forsyth, S. A.; Pringle, J. M.; MacFarlane, D. R. Aust. J. Chem., 2004, 57, 113.(21) Forsyth, S. A.; Pringle, J. M.; MacFarlane, D. R. Aust. J. Chem., 2004, 57, 113.

    24. [24]

      (22) Earle, M. J.; Seddon, K. R. Ionic Liquids: Green Solvents for the Future; Pure Appl. Chem. ACS Publications: Washington, DC, 2000.(22) Earle, M. J.; Seddon, K. R. Ionic Liquids: Green Solvents for the Future; Pure Appl. Chem. ACS Publications: Washington, DC, 2000.

    25. [25]

      (23) Ashassi-Sorkhabi, H.; Eshaghi, M. Mater. Chem. Phys. 2009, 114, 267.(23) Ashassi-Sorkhabi, H.; Eshaghi, M. Mater. Chem. Phys. 2009, 114, 267.

    26. [26]

      (24) Likhanova, N. V.; Dominguez-Aguilar, M. A.; Olivares-Xometl, O.; Nava-Entzana, N.; Arce, E.; Dorantes, H. Corrosion Sci. 2010, 52, 2088.(24) Likhanova, N. V.; Dominguez-Aguilar, M. A.; Olivares-Xometl, O.; Nava-Entzana, N.; Arce, E.; Dorantes, H. Corrosion Sci. 2010, 52, 2088.

    27. [27]

      (25) Zhang, Q. B.; Hua, Y. X. Electrochim. Acta 2009, 54, 1881.(25) Zhang, Q. B.; Hua, Y. X. Electrochim. Acta 2009, 54, 1881.

    28. [28]

      (26) Zhang, Q. B.; Hua, Y. X. Mater. Chem. Phys. 2010, 119, 57.(26) Zhang, Q. B.; Hua, Y. X. Mater. Chem. Phys. 2010, 119, 57.

    29. [29]

      (27) Zhang, Q. B.; Hua, Y. X. J. Appl. Electrochem. 2009, 39, 261.(27) Zhang, Q. B.; Hua, Y. X. J. Appl. Electrochem. 2009, 39, 261.

    30. [30]

      (28) Zhang, Q. B.; Hua, Y. X. J. Appl. Electrochem. 2009, 39, 1185.(28) Zhang, Q. B.; Hua, Y. X. J. Appl. Electrochem. 2009, 39, 1185.

    31. [31]

      (29) Bentiss, F.; Lagrenee, M.; Traisnel, M.; Mernari, B.; Elattari, H. J. Hetrocycl. Chem. 1999, 36, 149.(29) Bentiss, F.; Lagrenee, M.; Traisnel, M.; Mernari, B.; Elattari, H. J. Hetrocycl. Chem. 1999, 36, 149.

    32. [32]

      (30) Tripathy, B. C.; Das, S. C.; Singh, P.; Hefter, G. T.; Misra, V. N. J. Electroanal. Chem. 2004, 565, 49.(30) Tripathy, B. C.; Das, S. C.; Singh, P.; Hefter, G. T.; Misra, V. N. J. Electroanal. Chem. 2004, 565, 49.

    33. [33]

      (31) Stupnisek-Lisac, E.; Podbrscek, S.; Soric, T. J. Appl. Electrochem. 1994, 24, 779.(31) Stupnisek-Lisac, E.; Podbrscek, S.; Soric, T. J. Appl. Electrochem. 1994, 24, 779.

    34. [34]

      (32) ncalves, R. S.; Azambuja, D. S.; Lucho, A. M. S. Corrosion Sci. 2002, 44, 467.(32) ncalves, R. S.; Azambuja, D. S.; Lucho, A. M. S. Corrosion Sci. 2002, 44, 467.

    35. [35]

      (33) Popova, A.; Raicheva, S.; Sokolova, E.; Christov, M. Langmuir 1996, 12, 2083.(33) Popova, A.; Raicheva, S.; Sokolova, E.; Christov, M. Langmuir 1996, 12, 2083.

    36. [36]

      (34) Hsu, C. H.; Mansfeld, F. Corrosion 2001, 57, 747.(34) Hsu, C. H.; Mansfeld, F. Corrosion 2001, 57, 747.

    37. [37]

      (35) Oquzie, E. E.; Li, Y.; Wang, F. H. J. Colloid Interface Sci. 2007, 310, 90.(35) Oquzie, E. E.; Li, Y.; Wang, F. H. J. Colloid Interface Sci. 2007, 310, 90.

    38. [38]

      (36) Khaled, K. F.; Hackerman, N. Electrochim. Acta 2004, 49, 485.(36) Khaled, K. F.; Hackerman, N. Electrochim. Acta 2004, 49, 485.

    39. [39]

      (37) Behpour, M.; Ghoreishi, S. M.; Soltani, N.; Salavati-Niasari, M. Corrosion Sci. 2009, 51, 1073.(37) Behpour, M.; Ghoreishi, S. M.; Soltani, N.; Salavati-Niasari, M. Corrosion Sci. 2009, 51, 1073.

    40. [40]

      (38) Hosseini, M.; Mertens, S. F. L.; Ghorbani, M.; Arshadi, M. R. Mater. Chem. Phys. 2003, 78, 800.(38) Hosseini, M.; Mertens, S. F. L.; Ghorbani, M.; Arshadi, M. R. Mater. Chem. Phys. 2003, 78, 800.

    41. [41]

      (39) Elkadi, L.; Mernari, B.; Traisnel, M.; Bentiss, F.; Lagrenee, M. Corrosion Sci. 2000, 42, 703.(39) Elkadi, L.; Mernari, B.; Traisnel, M.; Bentiss, F.; Lagrenee, M. Corrosion Sci. 2000, 42, 703.

    42. [42]

      (40) Yan, Y.; Li, W. H.; Cai, L. K.; Hou, B. R. Electrochim. Acta 2008, 53, 5953.(40) Yan, Y.; Li, W. H.; Cai, L. K.; Hou, B. R. Electrochim. Acta 2008, 53, 5953.

    43. [43]

      (41) Ashassi-Sorkhabi, H.; Shaabani, B.; Seifzadeh, D. Appl. Surf. Sci. 2005, 239, 154.(41) Ashassi-Sorkhabi, H.; Shaabani, B.; Seifzadeh, D. Appl. Surf. Sci. 2005, 239, 154.

    44. [44]

      (42) Hermas, A. A.; Morad, M. S.;Wahdan, M. H. J. Appl. Electrochem. 2004, 34, 95.(42) Hermas, A. A.; Morad, M. S.;Wahdan, M. H. J. Appl. Electrochem. 2004, 34, 95.

    45. [45]

      (43) Abd El Rehim, S. S.; Hassan, H. H.; Amin, M. A. Mater. Chem. Phys. 2001, 70, 64.(43) Abd El Rehim, S. S.; Hassan, H. H.; Amin, M. A. Mater. Chem. Phys. 2001, 70, 64.

    46. [46]

      (44) Saleh, M. M. Mater. Chem. Phys. 2006, 98, 83.(44) Saleh, M. M. Mater. Chem. Phys. 2006, 98, 83.

    47. [47]

      (45) Saleh, M. R.; Din, A. M. S. E. Corrosion Sci. 1972, 12, 689.(45) Saleh, M. R.; Din, A. M. S. E. Corrosion Sci. 1972, 12, 689.

    48. [48]

      (46) Maayta, A. K.; Al-Rawashdeh, N. A. F. Corrosion Sci. 2004, 46, 1129.(46) Maayta, A. K.; Al-Rawashdeh, N. A. F. Corrosion Sci. 2004, 46, 1129.

    49. [49]

      (47) Lagrenée, B. M.; Bouanisb, M. M.; Traisnelc, M.; Bentiss, F. Corrosion Sci. 2002, 44, 573.(47) Lagrenée, B. M.; Bouanisb, M. M.; Traisnelc, M.; Bentiss, F. Corrosion Sci. 2002, 44, 573.

    50. [50]

      (48) Cases, J. M.; Villieras, F. Langmuir 1992, 8, 1251.(48) Cases, J. M.; Villieras, F. Langmuir 1992, 8, 1251.

    51. [51]

      (49) Abiola, O. K.; Oforka, N. C. Mater. Chem. Phys. 2004, 83, 315.(49) Abiola, O. K.; Oforka, N. C. Mater. Chem. Phys. 2004, 83, 315.

    52. [52]

      (50) mma, G. K.; Wahdan, M. H. Mater. Chem. Phys. 1995, 39, 209.(50) mma, G. K.; Wahdan, M. H. Mater. Chem. Phys. 1995, 39, 209.

    53. [53]

      (51) Smyrl, W. H.; Bockris, J. O. M.; Conway, B. E.; Yeager, E.; White, R. E. Comprehensive Treatise of Electrochemistry; Plenum Press: New York, 1981, Vol. 4.(51) Smyrl, W. H.; Bockris, J. O. M.; Conway, B. E.; Yeager, E.; White, R. E. Comprehensive Treatise of Electrochemistry; Plenum Press: New York, 1981, Vol. 4.

    54. [54]

      (52) Ma, H. Y.; Chen, S. H.; Yin, B. S.; Zhao, S. Y.; Liu, X. Q. Corrosion Sci. 2003, 45, 867.(52) Ma, H. Y.; Chen, S. H.; Yin, B. S.; Zhao, S. Y.; Liu, X. Q. Corrosion Sci. 2003, 45, 867.

    55. [55]

      (53) Quraishi, M. A.; Rafiquee, M. Z. A.; Khan, S.; Saxena, N. J. Appl. Electrochem. 2007, 37, 1153.

      (53) Quraishi, M. A.; Rafiquee, M. Z. A.; Khan, S.; Saxena, N. J. Appl. Electrochem. 2007, 37, 1153.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1356
  • 文章访问数:  3218
  • HTML全文浏览量:  51
文章相关
  • 发布日期:  2011-03-03
  • 收稿日期:  2010-10-20
  • 网络出版日期:  2011-02-21
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章