嘧啶衍生物对钢在盐酸溶液中的缓蚀作用

李向红 谢小光

引用本文: 李向红, 谢小光. 嘧啶衍生物对钢在盐酸溶液中的缓蚀作用[J]. 物理化学学报, 2013, 29(10): 2221-2231. doi: 10.3866/PKU.WHXB201307301 shu
Citation:  LI Xiang-Hong, XIE Xiao-Guang. Inhibition Effect of Pyrimidine Derivatives on the Corrosion of Steel in Hydrochloric Acid Solution[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(10): 2221-2231. doi: 10.3866/PKU.WHXB201307301 shu

嘧啶衍生物对钢在盐酸溶液中的缓蚀作用

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51361027)资助项目 (51361027)

摘要:

采用失重法、动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)、量子化学计算研究了两种嘧啶衍生物(2-羟基嘧啶(HP)和2-巯基嘧啶(MP))在1.0-5.0 mol·L-1 HCl溶液中对冷轧钢(CRS)的缓蚀作用. 结果表明: HP和MP在1.0 mol·L-1 HCl溶液中对冷轧钢具有良好的缓蚀作用, 且在钢表面的吸附符合Langmuir吸附等温式. 缓蚀率随缓蚀剂浓度的增加而增大, 但随盐酸浓度的增加而减小.求出了相应的吸附热力学参数(吸附平衡常数(K),吸附自由能(ΔG0))和腐蚀动力学参数(表观活化能(Ea)、指前因子(A)、腐蚀速率常数(k)、动力学常数(B)), 并根据这些参数讨论了缓蚀作用机理. 动电位极化曲线表明, MP和HP均为混合抑制型缓蚀剂; EIS谱呈单一容抗弧,电荷转移电阻随缓蚀剂浓度的增加而增大. 两种嘧啶化合物的缓蚀率排序为MP>HP. 量子化学计算结果表明,MP比HP更具吸附活性,缓蚀性能的理论计算和实验结果相一致.

English

    1. [1]

      (1) Li, X. H.; Deng, S. D.; Fu, H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27,2841. [李向红, 邓书端,付惠.物理化学学报, 2011, 27,2841.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20112841

      (1) Li, X. H.; Deng, S. D.; Fu, H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27,2841. [李向红, 邓书端,付惠.物理化学学报, 2011, 27,2841.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20112841

    2. [2]

      (2) Bentiss, F.; Traisnel, M.; Gengembre, L.; Lagrenée, M. Appl. Surf. Sci. 1999, 152, 237. doi: 10.1016/S0169-4332(99)00322-0(2) Bentiss, F.; Traisnel, M.; Gengembre, L.; Lagrenée, M. Appl. Surf. Sci. 1999, 152, 237. doi: 10.1016/S0169-4332(99)00322-0

    3. [3]

      (3) Yan, Y.; Li, W. H.; Cai, L. K.; Hou, B. R. Electrochim. Acta2008, 53, 5953. doi: 10.1016/j.electacta.2008.03.065(3) Yan, Y.; Li, W. H.; Cai, L. K.; Hou, B. R. Electrochim. Acta2008, 53, 5953. doi: 10.1016/j.electacta.2008.03.065

    4. [4]

      (4) Wang, L. J. Yunnan Univ. 2001, 23, 203. [王林.云南大学学报, 2001, 23, 203.](4) Wang, L. J. Yunnan Univ. 2001, 23, 203. [王林.云南大学学报, 2001, 23, 203.]

    5. [5]

      (5) Monticell, C.; Brunoro, G.; Frignani, A. J. Electrochem. Soc.1992, 139, 706.(5) Monticell, C.; Brunoro, G.; Frignani, A. J. Electrochem. Soc.1992, 139, 706.

    6. [6]

      (6) Lin, Z. H.; Wang, F. C.; Tian, Z. Q. Acta Phys. -Chim. Sin. 1992,8, 87. [林仲华, 王逢春,田中群. 物理化学学报, 1992, 8, 87.]doi: 10.3866/PKU.WHXB19920116(6) Lin, Z. H.; Wang, F. C.; Tian, Z. Q. Acta Phys. -Chim. Sin. 1992,8, 87. [林仲华, 王逢春,田中群. 物理化学学报, 1992, 8, 87.]doi: 10.3866/PKU.WHXB19920116

    7. [7]

      (7) Zucchi, F.; Trabanelli, G.; Brunoro, G. Mater. Corros. 1993, 44,264.(7) Zucchi, F.; Trabanelli, G.; Brunoro, G. Mater. Corros. 1993, 44,264.

    8. [8]

      (8) Wang, L. Corrosion Sci. 2001, 41, 1637.(8) Wang, L. Corrosion Sci. 2001, 41, 1637.

    9. [9]

      (9) Li, X. H.; Deng, S. D.; Fu, H. Chin. J. Appl. Chem. 2012, 29,209. [李向红, 邓书端,付惠.应用化学, 2012, 29, 209.](9) Li, X. H.; Deng, S. D.; Fu, H. Chin. J. Appl. Chem. 2012, 29,209. [李向红, 邓书端,付惠.应用化学, 2012, 29, 209.]

    10. [10]

      (10) Makhlouf, M. T.; El-Shahawy, A. S.; El-Shatory, S. A. Mater. Chem. Phys. 1996, 43, 153. doi: 10.1016/0254-0584(95)01611-W(10) Makhlouf, M. T.; El-Shahawy, A. S.; El-Shatory, S. A. Mater. Chem. Phys. 1996, 43, 153. doi: 10.1016/0254-0584(95)01611-W

    11. [11]

      (11) Li, X. H.; Deng, S. D.; Fu, H. Corrosion Sci. 2009, 51, 1344.doi: 10.1016/j.corsci.2009.03.023(11) Li, X. H.; Deng, S. D.; Fu, H. Corrosion Sci. 2009, 51, 1344.doi: 10.1016/j.corsci.2009.03.023

    12. [12]

      (12) Kokalj, A.; Peljhan, S.; Finšgar, M.; Milošev, I. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16657. doi: 10.1021/ja107704y(12) Kokalj, A.; Peljhan, S.; Finšgar, M.; Milošev, I. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16657. doi: 10.1021/ja107704y

    13. [13]

      (13) Feng, L. J.; Yang, H. Y.; Wang, F. H. Electrochim. Acta 2011,58, 427. doi: 10.1016/j.electacta.2011.09.063(13) Feng, L. J.; Yang, H. Y.; Wang, F. H. Electrochim. Acta 2011,58, 427. doi: 10.1016/j.electacta.2011.09.063

    14. [14]

      (14) El Adnani, Z.; Mcharfi, M.; Sfaira, M.; Benzakour, M.;Benjelloun, A. T.; Ebn Touhami, M. Corrosion Sci. 2013, 68,223. doi: 10.1016/j.corsci.2012.11.020(14) El Adnani, Z.; Mcharfi, M.; Sfaira, M.; Benzakour, M.;Benjelloun, A. T.; Ebn Touhami, M. Corrosion Sci. 2013, 68,223. doi: 10.1016/j.corsci.2012.11.020

    15. [15]

      (15) Zhang, J.; Zhao, W. M.; Guo, W. Y.; Wang, Y.; Li, Z. P. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 1239. [张军,赵卫民,郭文跃,王勇,李中谱. 物理化学学报, 2008, 24, 1239.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20080720(15) Zhang, J.; Zhao, W. M.; Guo, W. Y.; Wang, Y.; Li, Z. P. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 1239. [张军,赵卫民,郭文跃,王勇,李中谱. 物理化学学报, 2008, 24, 1239.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20080720

    16. [16]

      (16) Materials Studio 4.1; Accelrys Inc.: San Die , CA, 2006.(16) Materials Studio 4.1; Accelrys Inc.: San Die , CA, 2006.

    17. [17]

      (17) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1988, 88, 2547. doi: 10.1063/1.454033(17) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1988, 88, 2547. doi: 10.1063/1.454033

    18. [18]

      (18) Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785. doi: 10.1103/PhysRevB.37.785(18) Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785. doi: 10.1103/PhysRevB.37.785

    19. [19]

      (19) Klamt, A.; Schüürmann, G. J. Chem. Soc. Perkin. Trans. 1993,2, 799.(19) Klamt, A.; Schüürmann, G. J. Chem. Soc. Perkin. Trans. 1993,2, 799.

    20. [20]

      (20) Cano, E.; Polo, J. L.; Iglesia, A. L.; Bastidas, J. M. Adsorption2004, 10, 219. doi: 10.1023/B:ADSO.0000046358.35572.4c(20) Cano, E.; Polo, J. L.; Iglesia, A. L.; Bastidas, J. M. Adsorption2004, 10, 219. doi: 10.1023/B:ADSO.0000046358.35572.4c

    21. [21]

      (21) Zhang, F.; Tang, Y. M.; Cao, Z. Y.; Jing, W. H.; Wu, Z. L.; Chen,Y. Z. Corrosion Sci. 2012, 61, 1. doi: 10.1016/j.corsci.2012.03.045(21) Zhang, F.; Tang, Y. M.; Cao, Z. Y.; Jing, W. H.; Wu, Z. L.; Chen,Y. Z. Corrosion Sci. 2012, 61, 1. doi: 10.1016/j.corsci.2012.03.045

    22. [22]

      (22) Behpour, M.; Ghoreishi, S. M.; Soltani, N.; Salavati-Niasari, M.Corrosion Sci. 2009, 51, 1073. doi: 10.1016/j.corsci.2009.02.011(22) Behpour, M.; Ghoreishi, S. M.; Soltani, N.; Salavati-Niasari, M.Corrosion Sci. 2009, 51, 1073. doi: 10.1016/j.corsci.2009.02.011

    23. [23]

      (23) Bentiss, F.; Lebrini, M.; Lagrenée, M. Corrosion Sci. 2005, 47,2915. doi: 10.1016/j.corsci.2005.05.034(23) Bentiss, F.; Lebrini, M.; Lagrenée, M. Corrosion Sci. 2005, 47,2915. doi: 10.1016/j.corsci.2005.05.034

    24. [24]

      (24) Vra?ar, L. M.; Dra??, D. M. Corrosion Sci. 2002, 44, 1669. doi: 10.1016/S0010-938X(01)00166-4(24) Vra?ar, L. M.; Dra??, D. M. Corrosion Sci. 2002, 44, 1669. doi: 10.1016/S0010-938X(01)00166-4

    25. [25]

      (25) Solmaz, R.; Kardas, G.; Yazici, B.; Erbil, M. Colloids Surf. A2008, 312, 7. doi: 10.1016/j.colsurfa.2007.06.035(25) Solmaz, R.; Kardas, G.; Yazici, B.; Erbil, M. Colloids Surf. A2008, 312, 7. doi: 10.1016/j.colsurfa.2007.06.035

    26. [26]

      (26) Moretti, G.; Guidi, F.; Grion, G. Corrosion Sci. 2004, 46, 387.doi: 10.1016/S0010-938X(03)00150-1(26) Moretti, G.; Guidi, F.; Grion, G. Corrosion Sci. 2004, 46, 387.doi: 10.1016/S0010-938X(03)00150-1

    27. [27]

      (27) Li, X. H.; Deng, S. D.; Mu, G. N.; Fu, H.; Yang, F. Z. Corrosion Sci. 2008, 50, 420. doi: 10.1016/j.corsci.2007.08.014(27) Li, X. H.; Deng, S. D.; Mu, G. N.; Fu, H.; Yang, F. Z. Corrosion Sci. 2008, 50, 420. doi: 10.1016/j.corsci.2007.08.014

    28. [28]

      (28) Granese, S. L.; Rosales, B. M.; Oviede, C.; Zerbino, J. O.Corrosion Sci. 1992, 33, 1439. doi: 10.1016/0010-938X(92)90182-3(28) Granese, S. L.; Rosales, B. M.; Oviede, C.; Zerbino, J. O.Corrosion Sci. 1992, 33, 1439. doi: 10.1016/0010-938X(92)90182-3

    29. [29]

      (29) Mathur, P. B.; Vasudevan, T. Corrosion 1982, 38, 171. doi: 10.5006/1.3579270(29) Mathur, P. B.; Vasudevan, T. Corrosion 1982, 38, 171. doi: 10.5006/1.3579270

    30. [30]

      (30) Cao, C. Corrosion Sci. 1996, 38, 2073. doi: 10.1016/S0010-938X(96)00034-0(30) Cao, C. Corrosion Sci. 1996, 38, 2073. doi: 10.1016/S0010-938X(96)00034-0

    31. [31]

      (31) Behpour, M.; Ghoreishi, S. M.; Mohammadi, N.; Soltani, N.;Salavati-Niasari, M. Corrosion Sci. 2010, 52, 4046. doi: 10.1016/j.corsci.2010.08.020(31) Behpour, M.; Ghoreishi, S. M.; Mohammadi, N.; Soltani, N.;Salavati-Niasari, M. Corrosion Sci. 2010, 52, 4046. doi: 10.1016/j.corsci.2010.08.020

    32. [32]

      (32) Labjar, N.; Lebrini, M.; Bentiss, F.; Chihib, N. E.; El Hajjaji, S.;Jama, C. Mater. Chem. Phys. 2010, 119, 330. doi: 10.1016/j.matchemphys.2009.09.006(32) Labjar, N.; Lebrini, M.; Bentiss, F.; Chihib, N. E.; El Hajjaji, S.;Jama, C. Mater. Chem. Phys. 2010, 119, 330. doi: 10.1016/j.matchemphys.2009.09.006

    33. [33]

      (33) Lebrini, M.; Lagrenée, M.; Vezin, H.; Traisnel, M.; Bentiss, F.Corrosion Sci. 2007, 49, 2254. doi: 10.1016/j.corsci.2006.10.029(33) Lebrini, M.; Lagrenée, M.; Vezin, H.; Traisnel, M.; Bentiss, F.Corrosion Sci. 2007, 49, 2254. doi: 10.1016/j.corsci.2006.10.029

    34. [34]

      (34) Priya, A. R. S.; Muralidharam, V. S.; Subramania, A. Corrosion2008, 64, 541. doi: 10.5006/1.3278490(34) Priya, A. R. S.; Muralidharam, V. S.; Subramania, A. Corrosion2008, 64, 541. doi: 10.5006/1.3278490

    35. [35]

      (35) Osório, W. R.; Moutinho, D. J.; Peixoto, L. C.; Ferreira, I. L.;Garcia, A. Electrochim. Acta 2011, 56, 8412. doi: 10.1016/j.electacta.2011.07.028(35) Osório, W. R.; Moutinho, D. J.; Peixoto, L. C.; Ferreira, I. L.;Garcia, A. Electrochim. Acta 2011, 56, 8412. doi: 10.1016/j.electacta.2011.07.028

    36. [36]

      (36) Lagrenée, M.; Mernari, B.; Bouanis, M.; Traisnel, M.; Bentiss,F. Corrosion Sci. 2002, 44, 573. doi: 10.1016/S0010-938X(01)00075-0(36) Lagrenée, M.; Mernari, B.; Bouanis, M.; Traisnel, M.; Bentiss,F. Corrosion Sci. 2002, 44, 573. doi: 10.1016/S0010-938X(01)00075-0

    37. [37]

      (37) Li, D. Z.; Zhang, S. G.; Bian, H.; Zhang, L. C. Comput. Appl. Chem. 2009, 26, 324. [李大枝, 张士国,卞贺,张立超.计算机与应用化学, 2009, 26, 324. ](37) Li, D. Z.; Zhang, S. G.; Bian, H.; Zhang, L. C. Comput. Appl. Chem. 2009, 26, 324. [李大枝, 张士国,卞贺,张立超.计算机与应用化学, 2009, 26, 324. ]

    38. [38]

      (38) Parr, R. G.; Yang, W. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 4049. doi: 10.1021/ja00326a036(38) Parr, R. G.; Yang, W. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 4049. doi: 10.1021/ja00326a036

    39. [39]

      (39) Gómez, B.; Likhanova, N. V.; Aguilar, M. A. D.; Olivares, O.;Hallen, J. M.; Martínez-Magadán, J. M. J. Phys. Chem. A 2005,109, 8950. doi: 10.1021/jp052188k(39) Gómez, B.; Likhanova, N. V.; Aguilar, M. A. D.; Olivares, O.;Hallen, J. M.; Martínez-Magadán, J. M. J. Phys. Chem. A 2005,109, 8950. doi: 10.1021/jp052188k

    40. [40]

      (40) Lashkari, M.; Arshadi, M. R. Chem. Phys. 2004, 299, 131. doi: 10.1016/j.chemphys.2003.12.019(40) Lashkari, M.; Arshadi, M. R. Chem. Phys. 2004, 299, 131. doi: 10.1016/j.chemphys.2003.12.019

    41. [41]

      (41) Schweinsberg, D. P.; Ashworth, V. Corrosion Sci. 1988, 28, 539.doi: 10.1016/0010-938X(88)90022-4(41) Schweinsberg, D. P.; Ashworth, V. Corrosion Sci. 1988, 28, 539.doi: 10.1016/0010-938X(88)90022-4

    42. [42]

      (42) Banerjee, G.; Malhotra, S. N. Corrosion 1992, 48, 10. doi: 10.5006/1.3315912(42) Banerjee, G.; Malhotra, S. N. Corrosion 1992, 48, 10. doi: 10.5006/1.3315912

    43. [43]

      (43) Feng, Y.; Chen, S.; Zhang, H.; Li, P.;Wu, L.; Guo, W. Appl. Surf. Sci. 2006, 253, 2812. doi: 10.1016/j.apsusc.2006.05.061(43) Feng, Y.; Chen, S.; Zhang, H.; Li, P.;Wu, L.; Guo, W. Appl. Surf. Sci. 2006, 253, 2812. doi: 10.1016/j.apsusc.2006.05.061

    44. [44]

      (44) Ju, H.; Kai, Z. P.; Li, Y. Corrosion Sci. 2008, 50, 865. doi: 10.1016/j.corsci.2007.10.009(44) Ju, H.; Kai, Z. P.; Li, Y. Corrosion Sci. 2008, 50, 865. doi: 10.1016/j.corsci.2007.10.009

    45. [45]

      (45) Lukovits, I.; Kálmán, E.; Zucchi, F. Corrosion 2001, 57, 3. doi: 10.5006/1.3290328(45) Lukovits, I.; Kálmán, E.; Zucchi, F. Corrosion 2001, 57, 3. doi: 10.5006/1.3290328

    46. [46]

      (46) Sastri, V. S.; Perumareddi, J. R. Corrosion 1997, 53, 617. doi: 10.5006/1.3290294(46) Sastri, V. S.; Perumareddi, J. R. Corrosion 1997, 53, 617. doi: 10.5006/1.3290294

    47. [47]

      (47) Awad, M. K.; Mustafa, M. R.; Elnga, M. M. A. J. Mol. Struct. -Theochem 2010, 959, 66. doi: 10.1016/j.theochem.2010.08.008

      (47) Awad, M. K.; Mustafa, M. R.; Elnga, M. M. A. J. Mol. Struct. -Theochem 2010, 959, 66. doi: 10.1016/j.theochem.2010.08.008

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  586
  • 文章访问数:  1329
  • HTML全文浏览量:  9
文章相关
  • 发布日期:  2013-09-26
  • 收稿日期:  2013-05-22
  • 网络出版日期:  2013-07-30
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