酸洗过程中氨基酸类缓蚀剂缓蚀机理研究进展

缓蚀剂的作用机理、研究现状及发展方向1缓蚀剂的作用机理缓蚀剂的作用机理概括起来可以分为两种，即电化学机理和物理化学机理[1]。

电化学机理是以金属表面发生的电化学过程为基础，解释缓蚀剂的作用。

而物理化学机理是以金属表面发生的物理化学变化为依据，说明缓蚀剂的作用。

这两种机理处理问题的方式不同，但它们并不矛盾，而且还存在着某种因果关系。

1.1缓蚀剂的电化学机理金属的腐蚀大多是金属表面发生原电池反应的结果，这也是造成浸蚀腐蚀最主要的因素，原电池反应包括阳极反应和阴极反应[1]。

如果缓蚀剂可以抑制阳极、阴极反应中的任何一个或两个，原电池反应将减缓，金属的腐蚀速度就会减慢。

把能够抑制阳极反应的缓蚀剂称为阳极抑制型缓蚀剂；能够抑制阴极反应的缓蚀剂称为阴极抑制型缓蚀剂；而既能抑制阳极反应又能抑制阴极反应的缓蚀剂称为混合型缓蚀剂。

重铬酸钾、铬酸钾、亚硝酸钠、硝酸钠、高锰酸钾、磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、碳酸盐、苯甲酸盐、肉桂酸盐等都属于阳极型缓蚀剂。

阳极型缓蚀剂对阳极过程的影响是：（1）在金属表面生成薄的氧化膜，把金属和腐蚀介质隔离开来；(2)因特性吸附抑制金属离子化过程；(3)使金属电极电位达到钝化电位[2]。

阴极型缓蚀剂主要通过以下作用实现缓蚀：(1)提高阴极反应的过电位．有时阴离子缓蚀剂通过提高氢离子放电的过电位抑制氢离子放电反应，例如，Na2C03、三乙醇胺等碱性缓蚀剂都可以中和水中的酸性物质，降低氢离子浓度，提高析氢过电位，使氢离子在金属表面的还原受阻，减缓腐蚀；(2)在金属表面形成化合物膜，如有机缓蚀剂中的低分子有机胺及其衍生物，都可以在金属表面阴极区形成多分子层，使去极化剂难以达到金属表面而减缓腐蚀；(3)吸收水中的溶解氧，降低腐蚀反应中阴极反应物的浓度，从而减缓金属的腐蚀。

混合型缓蚀剂对腐蚀电化学过程的影响主要表现在：(1)与阳极反应产物反应生成不溶物，这些不溶物紧密地沉积在金属表面起到缓蚀的作用，磷酸盐如Na3P04、Na2HP04对铁、镁、铝等的缓蚀就属于这一类型；(2)形成胶体物质，能够形成复杂胶体体系的化合物可作为有效的缓蚀剂，例如Na2Si03等；(3)在金属表面吸附，形成吸附膜达到缓蚀的目的，明胶、阿拉伯树胶等可以在铝表面吸附，吡啶及有机胺类可以在镁及镁合金表面吸附，故都可以起到缓蚀的作用[2]。

云南大学学报(自然科学版),2003,25(4):355～357CN53-1045/N　ISSN0258-7971 Journal of Yunnan U niversityΞ氨基酸类有机物在硫酸介质中对钢的缓蚀作用刘晓轩1,2,袁朗白1,2,李向红1,木冠南1(1.云南大学化学系,云南昆明　650091;2.大理学院生化系,云南大理　671000)摘要:用失重法研究了各种氨基酸在硫酸溶液中对钢的缓蚀作用.实验表明,L-半胱氨酸和DL-类半胱氨酸硫内酯盐酸盐对钢有较好的缓蚀作用.应用Langmuir吸附方程讨论了产生缓蚀作用的原因.关键词:L-半胱氨酸;DL-类半胱氨酸硫内酯盐酸盐;硫酸;缓蚀作用;钢中图分类号:TG174.42 文献标识码:A 文章编号:0258-7971(2003)04-0355-03 应用缓蚀剂是防止金属腐蚀的重要手段[1].近年来,前人在有机缓蚀剂的研究方面获得了较大的进展[2,3].因氨基酸无毒无污染,近年来人们开始研究这类物质对金属的缓蚀作用.氨基酸类有机物作为缓蚀剂的研究也有一些报道[4],但半胱氨酸类物质在强酸介质中对钢的缓蚀作用还未见报道.为此,本文采用失重法研究L-半胱氨酸(C3H7NO2S)及DL-类半胱氨酸硫内酯盐酸盐(C4H7NOS・HCl)对钢的缓蚀作用,试图寻找氨基酸对钢的缓蚀规律,并探讨缓蚀作用机理.1　实验部分1.1　材料及仪器　试样为攀枝花钢铁厂生产的冷轧钢片(化学组成:w(C)=0.05%,w(Si)= 0.01%;w(P)=0.27%,w(S)=0.019%,其余为Fe);所用试剂:硫酸为分析纯,L-半胱氨酸, DL-类半胱氨酸硫内酯盐酸盐为化学纯;水为蒸馏水.主要仪器为HWS-20型恒温水浴箱(±0. 2℃,江苏省太仓市实验设备厂),FA1104电子天平(上海精密仪器有限公司天平仪器厂).1.2　实验方法　将钢片(14cm×2cm)经表面预处理后[5],用蒸馏水冲洗干净,干燥并称重,悬入250mL、含有一定浓度的各种氨基酸的1.0mol/L 硫酸介质中,恒温30℃,3h后取出试样,经蒸馏水冲洗干净,烘干,精确称重.挂片前后重量差即为失重值.求出两钢片的平均失重,然后改变温度为40℃,重复以上实验,作出各种情况下的平均失重(Δm)和缓蚀剂质量浓度ρ/(mg・L-1)之间的曲线图(图1,图2).本实验采用经典的失重法,据下式计算其缓蚀率[4]E=Δm0-ΔmΔm×100%,(1)式中Δm0,Δm为不含和含缓蚀剂时的失重.缓蚀率与缓蚀剂质量浓度之间关系见图3,图4.2　结果与讨论2.1　理论模型和数据处理　根据图1,2的形状,假设缓蚀作用是因钢表面吸附氨基酸分子引起,并假设符合Langmuir吸附等温式,即θ=bρ1+bρ,可改写为ρθ=1b+ρ,(2)其中θ为缓蚀剂在钢表面的覆盖度,ρ为缓蚀剂质量浓度,b为吸附平衡常数.其覆盖度可用下式计算[3]θ=(Δm0-Δm)/(Δm0-Δm m),(3)式中Δm0,Δm,Δm m分别为不含缓蚀剂、含一定浓度缓蚀剂和缓蚀作用最大时钢片的失重量.(2)式表明,若前面的假设成立,ρ/θ与ρ之间应呈线性关系,且斜率应为1,计算出不同浓度,不同温度下的θ值,用计算机处理实验数据,求得ρ/θ的直线相关系数r,斜率k及吸附平衡常数b及ρθ-ρ直线斜率,见表1.Ξ收稿日期:2003-05-02　基金项目:国家自然科学基金资助项目(50231004);云南省自然科学基金资助项目(2000E0017M).　作者简介:刘晓轩(1960-　),白族,男,云南人,讲师,主要从事表面化学研究. ・-(1)L -C 3H 7NO 2S ◆-(2)DL -C 4H 7NOS ・HCl 图1　30℃下Δm -ρ曲线 Fig.1Δm -ρcurve at 30℃ ・-(1)L -C 3H 7NO 2S ◆-(2)DL -C 4H 7NOS ・HCl 图2　40℃下Δm -ρ曲线 Fig.2Δm -ρcurve at 40℃ ・-(1)L -C 3H 7NO 2S ■-(2)DL -C 4H 7NOS ・HCl 图3　30℃下E -ρ曲线 Fig.3　E -ρcurve at 30℃ ・-(1)L -C 3H 7NO 2S ■-(2)DL -C 4H 7NOS ・HCl 图4　40℃下E -ρ曲线 Fig.4E -ρcurve at 40℃表1　缓蚀剂质量浓度与缓蚀作用的关系Tab.l The relationship between concentration and inhibition缓蚀剂30℃rbk斜率40℃rbk斜率L -C 3H 7NO 2S 0.9993 6.94090.99480.980.999711.22370.95980.98DL -C4HNOS ・HCl0.998465.51780.61360.650.999657.45290.68460.70 计算2种缓蚀剂的吸附热力学量ΔH ,ΔG 和ΔS.吸附热ΔH 表达式为∫b 2b 1ln b =∫T 2T 1ΔH 0—R T2可得[3]:ΔH 0—=R T 1T 2(T 2-T 1)ln b 2b 1,(4)分别求得吸附热38.02kJ /mol 和-10.39kJ /mol .吸附自由能ΔG 0—表达式K =155.1e ΔG—R T 为,ΔG 0—=-R T ln 55.5K.(5)由热力学方程得出吸附熵变ΔS—=ΔH 0—-ΔG—T,(6)2缓蚀剂ΔG 0—和ΔS 0—的计算值见表2.2.2　缓蚀剂在钢表面的吸附和缓蚀作用　由图653云南大学学报(自然科学版) 第25卷表2　有机缓蚀剂在钢片上的吸附参数Tab.2Adsorption parameters of organic inhibitors for steel sheet缓蚀剂30℃ΔG 0—/(kJ ・mol -1)ΔS 0—/(J/mol ・K )40℃ΔG 0—/(kJ ・mol -1)ΔS 0—/(J/mol ・K )L -C 3H 7NO 2S -15.023142.549-16.771142.549DL -C 4HNOS ・HCl-20.68833.927-21.02733.9273、4可知,L -半胱氨酸和DL -类半胱氨酸硫内酯盐酸盐有一定的缓蚀作用,且L -C 3H 7NO 2S >DL-C 4H 7NOS ・HCl.缓蚀作用随其浓度增加而加大,达到某一浓度时,缓蚀率不再变化.显然,一定温度下,覆盖度随缓蚀剂浓度增加而变大;浓度相同时,覆盖度随温度升高而增加.因此,增加温度和缓蚀剂浓度均可增加缓蚀剂在钢表面上的吸附量.而ΔG 随温度上升而变得更负,表明温度升高,吸附越易发生,这与温度提高、覆盖度增加、缓蚀作用增强的实验结果一致.这些数据说明,前面的假设基本成立,即缓蚀作用是由吸附作用引起.从表1可以看出,L -半胱氨酸的斜率十分接近于1,且直线相关系数亦很好,说明其在钢表面的吸附服从Langmuir 等温方程,这意味着这种分子在钢表面上形成了单分子吸附层.实际上,分子中的N 有孤对电子,钢在酸性环境中表面带正电荷,依靠静电引力,L -半胱氨酸分子挤掉钢表面水分子,吸附到钢表面,使H +无法靠近钢表面,析氢腐蚀难以进行.另一方面由于铁离子有d 空轨道,N 上的孤对电子可与其形成表面配合物,使得吸附更加紧密,腐蚀速度降低,单分子层更加牢固.对DL -类半胱氨酸内酯盐酸盐,分子中S ,S 上均有孤对电子,并且因其吸附热为-10.39kJ /mol ,故也不排除化学吸附,即S ,N 上的孤对电子与Fe 空轨道形成表面配合物而吸附到钢表面,使缓蚀速度有所下降,但是,从空间结构上看,L -半胱氨酸结构为:HS ・CH 2・CH (N H 2)COOH ,在钢表面可形成亲水基朝钢表面,亲油基朝介质的直立吸附.而DL -类半胱氨酸硫内酯盐酸盐结构式为:故在钢表面不可能直立吸附,空间阻碍较大,不可能有效且有序地形成单分子吸附.故偏离Lang 2muir 吸附方程且缓蚀率小于L -半胱氨酸,这是由它的分子结构特性决定的.3　结　论(1)L -半胱氨酸、DL -类半胱氨酸硫内酯盐酸盐对钢有不同程度的缓蚀作用,其缓蚀率前者大于后者.(2)L -半胱氨酸在钢表面吸附服从Langmuir 方程,而DL -类半胱氨酸硫类酯盐酸盐在钢表面的吸附偏离Langmuir 吸附方程,这与它们的分子结构有关.参考文献:[1]　刘天晴,邹爱华,郭　荣.表面活性剂对镍的缓蚀作用[J ].材料保护,2000,33(5):35—40.[2]　张　健,陈栋华.吡咯在铁表面的吸附行为及其缓蚀作用[J ].材料保护,2000,33(6):28—31.[3]　袁朗白,刘晓轩,李向红,等.铜离子和聚乙二醇辛基苯基醚(OP )对钢的缓蚀作协同效应[J ].云南大学学报(自然科学版),2003,25(4):361—363.[4]　木冠南,李　琳,张　顺.各种含氮有机物在磷酸介质中对锌的缓蚀作用[J ].材料保护,2000,33(10):30—53.[5]　木冠南,刘光恒.稀土铈离子和非离子表面活性剂对铝的缓蚀协合效应[J ].云南大学学报(自然科学版),2000,22(1):42—43.[6]　SEKIN E I.E ffect of 1-Hgdroxgethlidene -1,1-diphoshonic acid on the corrosion of SS41steel in 0.3%sodium chloride solution [J ].Corrosion ,1986,42(5):49—53.[7]　木冠南.溴代十六烷基吡啶自盐酸在铝表面上的吸附及其缓蚀作用[J ].物理化学学报,1989,5(5):30—32.(下转第360页)753第4期 刘晓轩等:氨基酸类有机物在硫酸介质中对钢的缓蚀作用063云南大学学报(自然科学版) 第25卷Study on chemical constituents from Dry m aria diandra BL.YAN G Xue2qiong,Huang Rong,BAO Zhi2juan,DIN G Zhong2tao(Department of Chemistry,Yunnan University,Kunming650091,China)Abstract:Four compounds were isolated from Drym aria diand ra BL.They were indentified as3-acetyl oleanolic acid,cordatanine,β-sitosterol andβ-daucosterol by spectral analysis,chemical and physical con2 stants.K ey w ords:caryophyllaceae;Dry m aria diand ra BL.;chemical constituents 333333333333333333333333333333333 (上接第357页)Corrosion inhibion of amino acids for cold rolling steelin sulfuric acid solutionL IU Xiao2xuan1,2,YUAN Lan2bai1,2,L I Xiang2hong1,MU Guan2nan1(1.Department of Chemistry Yunnan University,Kunming650091,China;2.Department of Biology and Chemistry,Dali College,Dali671000,China)Abstract:Some kinds of amino acids were examined as corrosion inhibitors for cold rolling steel in sulfuric acid solution by weight2loss method.The results show that:L2Cysteine and DL-Cysteine sulphur ester hy2 drochloride are highly effective inhibitors for corrosion of cold rolling steel in sulfuric acid solution.The results of the experiments were discussed in the light of Langmuir adsorption theory.K ey w ords:L2Cysteine;DL2Cysteine sulphurester hydrchioride;sulfuric acid;inhibition;cold rolling steel。

氨基酸类缓蚀剂的研究开发进展氨基酸类缓蚀剂是一种新型绿色缓蚀剂，其具有环保、经济、高效等特点，因此在近年来成为研究的热点之一。

本文将从氨基酸类缓蚀剂的定义、种类、研究进展等方面进行探讨。

一、氨基酸类缓蚀剂的定义和分类氨基酸是一种含有羧基和氨基的有机化合物，在缓蚀剂中广泛应用。

氨基酸类缓蚀剂可分为有机物基氨基酸类缓蚀剂、无机物基氨基酸类缓蚀剂两种。

有机物基氨基酸类缓蚀剂包括脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸、硫醇酸、羟基酸、胺基酸等。

无机物基氨基酸类缓蚀剂包括缬氨酸、天门冬氨酸、组氨酸等。

二、氨基酸类缓蚀剂的研究进展1、氨基酸类缓蚀剂的缓蚀机理氨基酸类缓蚀剂通过与金属表面形成配位键，阻止金属表面被氧化还原反应所腐蚀。

具体机理包括吸附减少基底金属的暴露面积，增加盐溶液的电阻，修复由于腐蚀而被破坏的表面膜，改善金属表面的化学环境等。

2、氨基酸类缓蚀剂的改性为了进一步提高氨基酸类缓蚀剂的缓蚀性能，人们尝试对其进行改性。

在传统氨基酸基础上，加入氧、氮等原子或者在分子结构中引入吡啶等杂环结构，或对其进行聚合等改性，可以提高氨基酸类缓蚀剂的缓蚀效果，使其在实际应用中更加优良。

3、氨基酸类缓蚀剂的应用氨基酸类缓蚀剂的应用范围广泛，可以用于水处理、石油化工、电子电器、冶金等领域。

在石油化工中，氨基酸类缓蚀剂可以用作海洋油钻设备的缓蚀剂，避免海洋环境中的玻璃化作用。

在制药工业中，氨基酸类缓蚀剂可以用于净化制药中的金属离子污染，保证药品的纯度。

综上所述，氨基酸类缓蚀剂是当今研究的热门领域之一，其具有高效、绿色、经济等诸多优点，在许多领域得到广泛的应用和发展。

为了更好地发挥其优势，研究者们还需进一步探索其缓蚀机理、改进其性能，为其实际应用提供更多的技术支持。

氨基酸席夫碱镁合金缓蚀剂的合成及缓蚀性能研究氨基酸席夫碱镁合金缓蚀剂的合成及缓蚀性能研究摘要：本文以氨基酸席夫碱镁合金为研究对象，采用物理先导合成法合成了氨基酸席夫碱镁合金缓蚀剂，并通过研究其在盐酸溶液中的缓蚀性能，验证了其在金属腐蚀防护中的应用潜力。

研究结果表明，合成的氨基酸席夫碱镁合金缓蚀剂能够有效地抑制镁基合金在初始腐蚀阶段的快速腐蚀行为，提高了镁合金的腐蚀抑制效果。

关键词：氨基酸席夫碱镁合金；缓蚀剂；合成；缓蚀性能 1. 引言随着金属材料在各个领域的广泛应用，金属腐蚀问题逐渐凸显。

特别是镁合金，在航空、汽车、电子等领域具有重要的应用前景，但其易受腐蚀的特性限制了其进一步发展。

因此，开发高效的缓蚀剂对于提高镁合金的腐蚀抑制效果至关重要。

2. 实验部分2.1 材料与仪器本实验使用了氨基酸和席夫碱作为原料，镁粉为基底。

实验所需的盐酸溶液以及其他实验用品由实验所提供。

2.2 缓蚀剂的合成首先，将一定量的氨基酸和席夫碱分别溶解在适量的去离子水中，分别制备成两种溶液。

然后将两种溶液混合，并加入适量的镁粉，搅拌均匀后制得氨基酸席夫碱镁合金缓蚀剂。

2.3 缓蚀性能测试将制备好的氨基酸席夫碱镁合金缓蚀剂分别加入不同浓度的盐酸溶液中，通过浸泡法测试其对镁合金的缓蚀性能。

观察镁合金的表面形貌变化，并通过电化学测试方法获得其腐蚀电流密度。

同时，还对比了未添加缓蚀剂的镁合金的腐蚀性能，以验证缓蚀剂的缓蚀效果。

3. 结果与讨论实验结果显示，与未添加缓蚀剂的镁合金相比，添加氨基酸席夫碱镁合金缓蚀剂后，镁合金的腐蚀电流密度明显下降，表明缓蚀剂对镁合金的缓蚀效果显著。

同时，镁合金表面的腐蚀程度也显著减少，表明缓蚀剂能够有效地阻止镁合金的腐蚀过程。

这是因为氨基酸和席夫碱中的活性基团能够与镁表面形成一层保护膜，防止氧化性介质对镁合金的侵蚀。

4. 结论本研究成功合成了氨基酸席夫碱镁合金缓蚀剂，并证明其具有良好的缓蚀性能。

未来还需对缓蚀剂的缓蚀机理进行深入研究，并进一步优化合成方法以提高缓蚀剂的性能。

酸化介质中几种氨基酸的缓蚀性能及缓蚀机理陈武;郝敬丽;王大勇;梅平;赖璐【摘要】采用失重法、电化学方法研究了5种氨基酸在酸化介质中对A3钢片的缓蚀性能及缓蚀机理。

结果表明,在30℃时,五种氨基酸对A3钢的缓蚀效率均随盐酸浓度的增加而减小。

半胱氨酸对2%的盐酸中A3钢的缓蚀效率随温度的升高而增大,其余氨基酸的缓蚀效率均随温度的升高而下降;半胱氨酸对A3钢的缓蚀效率随加量的增加而下降,而其余四种氨基酸的缓蚀效率均随加量的增加而升高;在2%的盐酸中,氨基酸加量为200mg/L时,五种氨基酸对A3钢片的缓蚀效率依次为半胱氨酸〉酪氨酸〉组氨酸〉精氨酸〉亮氨酸;通过正交试验确定了半胱氨酸对A3钢在盐酸中的最佳缓蚀条件。

缓蚀机理探讨表明,五种氨基酸均为阴极抑制型缓蚀剂;亮氨酸和酪氨酸在A3钢片表面的吸附基本服从Frumkin等温线,而半胱氨酸、精氨酸和组氨酸的吸附不服从该等温线。

%The inhibition performance and mechanism of five amino acids as inhibitors for steel were studied in acidic media by weight loss method and electrochemical method.The results showed that the inhibition efficiency of these amino acids for A3 steel decreased with increasing the concentration of HCl at 30 ℃.The inhibition efficiency of cysteine for A3 steel in 2% HCl increased with the rise of the temperature while that of other amino acids decreased.To A3 steel,the inhibition efficiency of cysteine decreased with increasing the dosage of the amino acids while that of others increased.When the dosage of amino acids was 200 mg/L,the order of inhibition efficiency to A3 steel of these five kinds of amino acids was cysteine histidine tyrosine arginine leucine in 2% HCl.The optimal inhibiting condition of cysteine to A3 steel in HCl wasconfirmed through an orthogonal test.The results of the corrosion inhibition mechanism study show that all of these amino acids are cathodic inhibitors and the adsorption of leucine and histidine on A3 steel obeys the Frumkin equation while the adsorption of other amino acids do not obey it.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2012(033)005【总页数】5页(P390-393,399)【关键词】氨基酸;缓蚀效率;腐蚀机理;酸化介质【作者】陈武;郝敬丽;王大勇;梅平;赖璐【作者单位】长江大学化学与环境工程学院,荆州430023;长江大学化学与环境工程学院,荆州430023;长江大学化学与环境工程学院,荆州430023;长江大学化学与环境工程学院,荆州430023;长江大学化学与环境工程学院,荆州430023【正文语种】中文【中图分类】TG174.42氨基酸是分子中兼具有碱性氨基和酸性羧基的两性化合物，不但可以通过蛋白质水解制得，且在自然环境中能够全部分解成为缓蚀剂研究中受到关注的化合物［1，2］。

氨基酸的缓蚀性能研究张丽1，周夫涛2，刘丽华1，王浩11中国矿业大学化工学院，江苏徐州（221116）2中国矿业大学材料科学与工程学院，江苏徐州（221116）Email:jsjzxzl@摘要：传统缓蚀剂因其不可生物降解，从而导致环境问题，氨基酸类缓蚀剂是目前颇具前景的环境友好型绿色缓蚀剂。

本文用静态挂片法研究了氨基酸类绿色缓蚀剂在不同的温度、不同酸浓度的介质中，以及不同缓蚀剂加入量等几个条件，而对A3钢产生不同的缓蚀效果进行探讨，从而发现氨基酸类化合物具有优良的缓蚀性能，并从中得出适宜的条件。

关键词：氨基酸化合物；缓蚀剂；酸化处理中图分类号：O611 引言近半个世纪以来，缓蚀剂的品种和质量得到了很大的提高。

随着人类环境保护意识的增强和可持续发展思想的深入，对缓蚀剂的开发和应用也提出了新的要求。

围绕性能和经济目标,研究开发对环境不构成破坏作用，即运用绿色化学的思想研究和制备环境友好型缓蚀剂，成为未来缓蚀剂发展的方向。

如今，在工业化生产和学术研究领域，绿色化学的思想已被广泛接受[1]。

人们在环境保护和污染防治方面有了较大的进步。

推行绿色化学的目标是降低或减少有毒物质的使用，创造出一个优良的循环型经济社会。

在缓蚀剂研究中应用绿色化学的技术，目的是减少或消除有毒缓蚀剂的使用，发展环境友好型缓蚀剂[2]。

氨基酸是分子中兼具碱性氨基和酸性羧基的两性化合物，它不但可以通过蛋白质水解制得，而且在自然环境中能够全部分解，因而在20世纪80年代后成为备受关注的绿色环保型缓蚀剂[3-4]。

现阶段缓蚀的测试方法主要以电化学方法(即极化曲线法)和失重法为主。

而论文中以A3钢为腐蚀研究对象，通过静态挂片法[5-6]研究多种氨基酸在酸液中腐蚀的特点来寻求影响因素与缓蚀性能的关系。

本文在众多的氨基酸中筛选了价格较为低廉的L-谷氨酸，还有L-丙氨酸、L-亮氨酸、L-酪氨酸研究它们在盐酸介质中对低碳钢的缓蚀作用。

2 实验部分2.1实验方法选取数片质量相近的钢片悬挂浸没于腐蚀介质中，挂片不旋转，保持12个小时。

万方数据第３４卷第３期张军。

等：氨基酸缓蚀剂缓蚀性能的实验评价与缓蚀机制分析·１５３·为１０ｍｍ×５ｍｍ×２ｍｍ；打磨试片砂纸的粉体细度粒径为８．３×１０一ｍｍ；质量分数为３６％一３８％的盐酸，丙酮、无水乙醇纯度均为化学纯；Ｌ．半胱氨酸、Ｌ．缬氨酸、Ｌ广丙氨酸纯度为分析纯（天津市巴斯夫化工有限公司生产）。

１．２缓蚀性能测试试片打磨后用蒸馏水冲洗，经丙酮、无水乙醇清洗后，室温下干燥备用。

腐蚀溶液为质量分数为１０％ＨＣＩ溶液，实验温度为（２５４－１）℃。

钢片静态悬挂于实验介质中浸泡２４ｈ后，将试片取Ｈ｛用硬橡皮擦除腐蚀产物并用蒸馏水冲洗，再经丙酮、无水乙醇清洗，室温下干燥后称莺，由试片的失重来计算缓蚀效率，计算公式为叩。

＝ｌ一Ⅳ％。

式中，ｙ和％分别为加入和未加入缓蚀剂时钢片的腐蚀速率。

２分子模拟计算２．１量子化学计算利用ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｔｕｄｉｏ４．０软件包中的Ｄｍｏｌ３模块¨２ｌ，采用密度泛函理论（ＤＰｒ）中的广义梯度近似ＧＧＡ／ＰＢＥ【６刁。

方法对３种氨基酸分子进行结构优化，优化构型如图１所示。

在加极化的双数值基组ＤＮＰ水平上对所研究的缓蚀剂分子进行全电子计算，收敛精度取Ｆｉｎｅ。

在能量优化的基础上进行频率分析，确保所得结构均为势能面上的极小点（无虚频）喁Ｊ。

在同一基组水平上计算分子的前线轨道分布和伞局反应活性参龟，用于分析缓蚀剂分子的反应活性。

（ａ）半胱氨酸（ｂ）缬氨酸（ｃ）丙氨酸图１３种氨基酸在ＰＢＥ／ＤＮＰ水平优化的几何构型Ｆｉｇ．１ＯｐｔｉｍｉｚｅｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｆｏｒｔｈｒｅｅａｍｉｎｏａｃｉｄｓａｔＰＢＥ／ＤＮＰｌｅｖｅｌ２．２分子动力学模拟选取铁晶体（００１）晶面为吸附表面¨３｜，共包含２９４个铁原子，４５０个Ｈ：０和１个氨基酸分子，体系尺寸为２．０６ｌｌｍ×２．０６ｎｍ×４．１７ｎｍ。

第25卷第1期2013年1月腐蚀科学与防护技术CORROSION SCIENCE AND PROTECTION TECHNOLOGY V ol.25No.1Jan.2013氨基酸类缓蚀剂缓蚀机理研究进展郭学辉1王康1胡百顺1石茂才1周生杰1余海棠21.西安石油大学化学化工学院西安710065;2.延长油田公司延安716001中图分类号:TG174.42文献标识码:A 文章编号:1002-6495(2013)01-0063-041前言在现代工业和生活中,金属腐蚀已成为极为严重的破坏因素,遍及各个工业部门.为了抑制金属的腐蚀,采用缓蚀剂是一种经济有效的防腐蚀方法.目前各类缓蚀剂被广泛应用于石油、石化、能源、交通、机电及建筑等行业以及工业各过程中,如清洗、水处理、石油开采、金属制品的储运等.近年来,随着人类环境保护意识的增强和可持续发展思想的深入,对缓蚀剂的开发和应用也提出了新的要求,新型高效及环境友好缓蚀剂的研发成为研究热点,也将是未来缓蚀剂的发展方向[1,2].但是,传统研发缓蚀剂的手段主要采用猜测和大量探索性实验,成本高、周期长、效率低、盲目性大,给研发工作带来了巨大的困难.只有清楚了解缓蚀剂的作用机理才能为新型高效且环境友好缓蚀剂的研发提供可靠的理论指导,故对缓蚀剂的缓蚀机理展开研究显得尤为重要.氨基酸分子中具有碱性氨基和酸性羧基两种基团,而且氨基酸中可以有多个氨基或多个羧基.氨基和羧基数目相等的氨基酸近于中性,氨基数目多于羧基数目的近于碱性,羧基数目多于氨基数目的近于酸性,所以氨基酸分为中性、碱性、酸性氨基酸.它不仅可以通过蛋白质水解得来,还可以在自然环境中全部分解.因其具有绿色环保、价格低廉和来源广泛等优点,已经被广泛应用,并取得显著效果[3].2氨基酸概述氨基酸是构成蛋白质的基本单位,赋予蛋白质特定的分子结构形态,使它的分子具有生化活性.自然界中氨基酸的种类大约有200多种,氨基和羧基连在同一个C 上,都为α-氨基酸,其中标准氨基酸有20种.各种氨基酸的侧链有很大区别,有些侧链是非极性的,表现出疏水性;而其它一些侧链是极性的或是在中性pH 下离子化的,表现出亲水性.单个氨基酸是兼性离子,所以是水溶性的[4].每种氨基酸具有特定的R 侧链,它决定着氨基酸的物理化学性质.根据侧链的极性不同可将氨基酸分成4类:(1)具有非极性或疏水性侧链的氨基酸(丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸和缬氨酸)在水中的溶解度较小,随着脂肪族侧链的长度增加,其疏水程度相应增大.(2)具有极性、无电荷亲水侧链的氨基酸.这类氨基酸含有的中性、极性基团能够与水分子形成氢键.丝氨酸和苏氨酸的极性与它们所含的羟基有关,天冬酰胺和谷氨酰胺分别是天冬氨酸和谷氨酸的酰胺化产物,所以它们的极性同其酰胺基有关.另外,半胱氨酸由于含有极性较大的巯基基团,也属于极性氨基酸,在pH 值接近中性时,巯基和酚基都可以产生部分电离.(3)带正电荷侧链(在pH 接近中性时)的氨基酸包括组氨酸、精氨酸和赖氨酸,它们带有电荷是由于具有咪唑基、胍基和ε-NH 2.(4)带有负电荷侧链的氨基酸(在pH 接近中性时)包括天冬氨酸和谷氨酸.由于侧链都为羧基,故带有负电荷.除了20种常见的氨基酸外,从蛋白质水解物中还离析出其它氨基酸,比如肌肉蛋白中存在甲基组氨酸,ε-N 甲基赖氨酸和ε-N 三甲基赖氨酸.胶原蛋白中含有羟基脯氨酸和5-羟基赖氨酸.3氨基酸类缓蚀剂缓蚀机理研究进展缓蚀剂的本质是通过与金属的作用(包括物理吸附和化学吸附)从而抑制金属腐蚀的发生.其作用机理主要有三种,其一是吸附型缓蚀,此种类型缓蚀作用在于缓蚀剂分子中存在着极性基团,能在金属材料表面吸附成膜,阻碍腐蚀介质与金属材料接触;其二是沉淀型缓蚀,此种类型的缓蚀作用为缓蚀剂分子与腐蚀环境中其它离子发生反应后,生成难溶物质并沉积于金属材料表面,从而对金属起到保护作用;其三是氧化型缓蚀,此种类型的缓蚀作用是利用缓蚀剂的强氧化性在金属基材表面形成一层钝化定稿日期:2012-04-27作者简介:郭学辉,男,1962年生,教授级高级工程师,研究方向为油气田材料腐蚀与防护通讯作者:王康,E-mail:434618201@腐蚀科学与防护技术25卷的薄膜,阻止腐蚀反应的进行[5].氨基酸类缓蚀剂对金属在腐蚀介质中的缓蚀作用主要是由于氨基酸分子中S、N上有孤对电子与Fe空轨道形成表面配合物而吸附到碳钢表面,形成了一层致密的吸附膜而有效阻止金属的腐蚀,大大降低了其腐蚀速度.另外,氨基酸具有表面活性使它能够在金属/溶液界面上比较活泼的地方产生吸附,结果使界面反应的活化能增大,也使界面的双电层结构发生变化,从而使腐蚀电池共轭反应中的阴极或阳极受到强烈阻滞,使金属腐蚀的速率急剧降低[6].3.1中性介质氨基酸类缓蚀剂缓蚀机理研究进展在中性溶液中,氨基酸以两性离子的形式存在,分子主要通过-NH2结合H+吸附在电极表面(局部腐蚀电池的阴极区),降低阴极反应速率,阳极反应速率(金属溶解过程)也会降低[7].关于氨基酸类缓蚀剂在中性介质中的缓蚀机理报道并不多.Badaway等[8]利用极化曲线法和电化学阻抗法研究了氨基酸在含有Cl-的中性介质中对Cu-Ni合金的缓蚀作用.结果表明,当加入浓度为1×10-4mol/L 时,缓蚀效率可达85%.进一步探究其缓蚀机理,认为氨基酸在合金表面形成了3D层,而缓蚀效率主要取决于这一层的性质,减缓了金属的腐蚀.梁劲翌[9]对N-油酰基肌氨酸钠的缓蚀性能以及与常用除盐水缓蚀剂的协同作用进行了探讨,发现N-油酰基肌氨酸钠对高温氨调节后除盐水有良好的缓蚀作用,而且与大多数除盐水缓蚀剂有良好的协同效应,并且开发了由N-油酰基肌氨酸钠与葡萄糖酸钠、PO43-组成的复合缓蚀剂,若复配一定浓度的阻垢剂,可适用于Cl-+SO42-浓度不超过50mg/L、pH值不低于8.0、含Ca2+高于45mg/L的水质环境.动电位极化曲线表明N-油酰基肌氨酸钠随浓度增加,金属腐蚀电位正移,表现为抑制阳极腐蚀,且浓度越大,正位移越大,腐蚀率越小.N-油酰基肌氨酸钠的抑制阳极反应和有机羧酸盐的羟基极性基团的吸附加强了磷酸盐成膜的致密性,增强了缓蚀效果.徐群杰等[10~13]对聚天冬氨酸(PASP)和钨酸盐的复配物对铜及其合金的缓蚀作用在不同的腐蚀介质(NaCl溶液和水)以及不同的铜合金材料(白铜B10、白铜B30)进行了系统的研究,并采用光电化学方法和激光扫描微区光电化学显微图象(PEM)技术对聚天冬氨酸和钨酸盐的复配物对铜及其合金的缓蚀性能和缓蚀机理进行微观上的比较研究,结合循环伏安电流和交流阻抗测试的结果,首次提出可用PEM 技术来评价铜缓蚀剂和研究铜缓蚀剂的作用机理.另外,陈少华等[14]用线性扫描伏安法和电化学阻抗谱等电化学手段对PASP的缓蚀机理进行了研究,结果表明,随着PASP浓度增加,金属的自腐蚀电位有变大的趋势,说明聚天冬氨酸应属于阳极型缓蚀剂.同时阻抗谱在高频区出现了半圆容抗弧,随着聚天冬氨酸的加入,半圆半径变大,进一步验证了聚天冬氨酸对碳钢的缓蚀性能.3.2酸性介质氨基酸类缓蚀剂缓蚀机理研究进展工业设备的酸洗除垢和酸化采油等过程需要大量的酸洗缓蚀剂,许多氨基酸化合物可以充当酸性介质缓蚀剂[15].蒋馥华等[16]采用电化学方法和失重法,研究了在盐酸介质中N-十二烷甘氨酸对低碳钢的缓蚀作用.结果表明,其在临界胶束浓度(CMC)附近是良好的缓蚀剂,并符合Frumkin吸附等温式.陈尚冰等[17]合成了N-月桂酰基肌氮酸[n C11-H23CO-NH(CH3)CH2COOH,LS].用失重法和电化学测试法分别研究了LS在中性水体系中对碳钢的缓蚀性能以及LS与钼酸钠的协同缓性作用,并初步探讨了协同缓蚀剂机理,认为钼酸钠是一种弱氧化性的缓蚀剂,在金属表面形成的钝化膜不完整,单独使用钼酸钠效果不明显.而当与LS复配使用时,由于LS的极性基团部分中的N原子和O原子与Fe或Fe n+配位形成稳定难溶于水的五元环螯合膜,而且其长碳链背向金属,因而有效地覆盖了金属表面,从而阻止金属的腐蚀.黎新等[18]利用失重法测试了甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸4种氨基酸在0.5mol/L盐酸溶液中对铝的缓蚀效率.并且用AM1量子化学计算方法优化计算其分子的几何构形、前线轨道能级等,并探讨了在酸性介质中氨基酸对铝的缓蚀机理.研究表明,氨基酸在酸性介质中对铝的缓蚀效率与氨基酸的最低空轨道能级有关,最低空轨道能级越低,缓蚀效率越高.因为氨基酸在铝-界面产生缓蚀作用时,铝-界面的最高占据轨道与氨基酸的最低空轨道作用,发生了电子转移,产生化学吸附,使氨基酸分子吸咐在铝-界面上,把H+与铝-界面隔开,从而达到缓蚀目的.Zerfaoui等[19]采用失重法、极化曲线法和电化学阻抗法对甘氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、精氨酸和蛋氨酸等5种氨基酸在pH=5的柠檬酸中对Fe的缓蚀作用进行了研究.结果表明,各种氨基酸缓蚀作用大小依次为:甘氨酸<亮氨酸<天冬氨酸<精氨酸<蛋氨酸.蛋氨酸的缓蚀效果最好,可能是分子中S原子的孤对电子在吸附成膜中起了主要作用.Sorkhabi等[20]运用线性极化和动电位扫描研究了丙氨酸、谷氨酸和亮氨酸在盐酸介质中对钢的腐641期蚀情况.结果表明,氨基酸的缓蚀效率与氨基酸的分子结构和浓度有关,对钢缓蚀机理属于界面吸附型,吸附机理符合Langmuir 等温式.随后又利用失重法、极化曲线法和SEM 技术对丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸、脯氨酸、蛋氨酸和色氨酸等在1mol/L HCl +1mol/L H 2SO 4混酸中对铝的缓蚀作用进行了研究并对缓蚀机理进行了探讨.研究发现缓蚀效率大小的顺序为:色氨酸>蛋氨酸>脯氨酸>亮氨酸>缬氨酸>丙氨酸.其机理是芳环上的电子云和杂原子上的孤对电子与铝的空轨道相互作用,形成了不溶性的络合物,覆盖在金属表面,从而阻止了金属的腐蚀.其吸附机理符合Langmuir 和Frumkin 等温式.Olivares 等[21]合成了氨基酸的癸酰胺衍生物,并利用失重法和极化曲线法研究了其在盐酸溶液中对碳钢的缓蚀作用.研究表明,甘氨酸和酪氨酸衍生物的缓蚀效果好于丙氨酸和缬氨酸的衍生物.当浓度为1×10-4mol/L 时,前者的缓蚀效率可达90%,而后者为80%,原因是甘氨酸的近似线性结构使其更易吸附在金属表面,阻碍了腐蚀的进行.酪氨酸缓蚀率高的原因是由于具有供电子效应的苯环存在.相反,丙氨酸和缬氨酸的α位上的支链阻碍了分子的线性排列,从而减弱了金属与缓蚀剂之间的相互作用力,说明缓蚀率的高低与分子结构有关.Mord [22]运用恒电位和电化学阻抗谱(EIS)等方法在极化条件下对半胱氨酸(RSH)、蛋氨酸(CH 3SR)、胱氨酸(RSSR)、乙酰半胱氨酸(ACC)在含Cl -、F -、Fe 3+离子的40%磷酸介质中对中碳钢的缓蚀进行了研究.结果表明,半胱氨酸和乙酰半胱氨酸吸附机理符合Temkin's 等温曲线;而蛋氨酸和胱氨酸吸附机理却符合Frumkin 和Langmuir 等温曲线.另外采用极化曲线和电化学阻抗法等研究了半胱氨酸(RSH)和胱氨酸(RSSR)在含S 2-的H 2SO 4溶液中对碳钢的腐蚀行为[23].Tafel 极化曲线表明RSH 和RSSR 为阳极缓蚀剂,析氢反应和铁溶解反应的机理并没有改变.RSSR 的缓蚀效果较好,可能由于其含有两个S 原子,从而具有两个腐蚀中心,使RSSR 更强烈的吸附在金属表面,形成更稳定的吸附膜.刘晓轩等[24]研究了L-半胱氨酸和DL-半胱氨酸硫内酯盐酸盐在硫酸溶液中对碳钢的缓蚀作用,其中L-半胱氨酸在碳钢上的吸附符合Langmuir 吸附方程,而DL-半胱氨酸硫内酯盐酸盐偏离Langmuir 吸附方程.郑红艾等[25]采用失重法、电化学极化曲线和电化学阻抗谱研究了辛酰谷氨酸、DL-苏氨酸、DL-丝氨酸等氨基酸类物质对铜的缓蚀作用.结果表明,缓蚀效率的大小顺序为:辛酰谷氨酸>DL-苏氨酸>DL-丝氨酸.其作用机理为:辛酰谷氨酸有可供利用的孤对电子,而Cu 2+的3d 轨道上的成单电子受电负性较大的配位原子N 的影响,被强行挤进两个3d 轨道,4s 轨道上的两个电子占据一个3d 轨道.所空出两个内层的3d 轨道和能量相近的4s 、4p 轨道形成杂化轨道,采取d 2sp 3杂化,可以和6个辛酰谷氨酸配位体成键,形成稳定的内轨型八面体配合物.而DL-苏氨酸的缓蚀效果比DL-丝氨酸好是因为DL-苏氨酸可以形成较稳定的六元环,而DL-丝氨酸结构中有吸电子基存在,与铜形成的四元环不稳定.此外还采用电化学阻抗法和极化曲线法研究了各种浓度精氨酸及其与抗坏血酸复配溶液在0.25mol/L 盐酸溶液中对铜的缓蚀效果,并进一步探讨了其缓蚀机理.由于精氨酸带有较多亲水性的含氮碱基基团和较多的极性基-NH 2,亲水极性基容易被金属吸附,起到保护金属的作用.此外,较多的极性基团-NH 2的中心原子N 含有孤对电子,它与铜电子的空轨道进行配位结合,吸附在铜的表面,从而减缓了腐蚀.自V osta 等[26]首次运用量子化学方法研究缓蚀机理后,许多学者开始采用量子化学计算方法研究缓蚀剂的缓蚀机理[27],目前通过对缓蚀剂进行分子设计,计算机模拟以及量子化学计算已成为缓蚀剂机理研究的主要手段.Gómez 等[28]运用量子化学的密度泛函理论(DFT)进行分子计算、模拟和设计,从理论上研究和讨论了甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、缬氨酸(V)、酪氨酸(Tyr)等4种氨基酸类化合物在盐酸介质对中碳钢的缓蚀效果以及缓蚀机理.Duda 等[29]通过动电位极化曲线(PPC)、线性极化电阻(LPR)、失重法等手段进行设计和模拟,对SAE-1010和SAE-1018钢的缓蚀效果进行了研究,并且利用量子化学的理论预测了这些氨基酸类缓蚀剂对铜的缓蚀机理.石文艳等[30]利用量子化学对甘氨酸、亮氨酸、天冬氨酸、精氨酸及蛋氨酸的缓蚀机理进行了研究.通过计算这5种氨基酸的前线分子轨道能量、最高占有轨道、最低空轨道的组成以及各原子的自然电荷分布、亲核Fukui 指数和亲电Fukui 指数.结果表明,这5种氨基酸缓蚀性能与其分子的最高占据轨道能量E HOMO 及能级差△E 有关,E HOMO 越大、△E 越小,其缓蚀性能越好.其次,通过分析分子最高占有轨道、最低空轨道的组成及原子的Fukui 指数,探讨此类缓蚀剂分子的反应活性位点,发现这5种氨基酸是通过N 、S 及羰基O 原子与金属形成配位键而具有缓郭学辉等:氨基酸类缓蚀剂缓蚀机理研究进展65腐蚀科学与防护技术25卷蚀效果.运用分子动力学模拟,获得了这5种氨基酸分子与Fe(111)晶面的结合能,结合能排列顺序由大到小依次为蛋氨酸＞精氨酸＞天冬氨酸＞亮氨酸＞甘氨酸.因此,为判断氨基酸类缓蚀剂性能的优劣,合成新型、高效氨基酸类缓蚀剂提供了理论依据.4存在的问题及展望近年来,对氨基酸作为绿色缓蚀剂在金属腐蚀方面的应用做了大量工作,同时也取得了显著成果.但是,当前仍面临着一些亟待解决的问题:(1)缺乏系统性.目前进行的研究往往只是针对其中的某些方面,只是一个点的概念,没有形成系统性.(2)理论不完善.虽然环境友好缓蚀剂从分子设计、合成路线与工艺、复配增效、应用性能等方面都取得了较大发展,但是其理论进展仍远滞后于实践,对于许多缓蚀剂的缓蚀机理仍处于模糊状态,需要进一步深入的研究和探讨.随着量子化学的不断发展,对缓蚀剂进行分子设计、计算机模拟以及进行量子化学计算已成为缓蚀剂机理研究的主要手段.另外,PEM技术的发展,可以得到常规光电化学方法所不能得到的一些新的信息,对缓蚀剂机理的研究起到了巨大的推动作用,这都为未来研发更多新型高效环境友好型缓蚀剂提供了可靠的保障.参考文献[1]吴伟明,路民旭,程明焱.硫酸介质中氨基酸对钢的缓蚀性能[J].腐蚀与防护,2008,29(12):727[2]王慧龙,郑家燊.环境友好缓蚀剂的研究进展[J].腐蚀科学与防护技术,2002,14(5):275[3]彭维恩.理论视阈下氨基酸缓蚀剂缓蚀性能的方法探讨[J].技术研发,2011,18(9):221[4]田会娟,柳鑫华,芮玉兰.氨基酸类绿色酸洗缓蚀剂的研究进展[J].腐蚀与防护,2009,30(3):186[5]何新快,陈白珍,张钦发.缓蚀剂的研究现状与展望[J].材料保护,2003,36(8):1[6]柳鑫华,芮玉兰,田惠娟.酸洗过程中氨基酸类缓蚀剂缓蚀机理研究进展[J].清洗世界,2008,24(7):23[7]Khaled M I.Evaluation of cysteine as environmentally friendly cor-rosion inhibitor for copper in neutral and acidic chloride solutions 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文章编号:1671-8909(2007)11-0003-05氨基酸类绿色缓蚀剂研究进展程明焱1　吴伟明1,2　杜海燕1,2(1.江西理工大学材料与化学工程学院,江西赣州341000;2.北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083)摘　要:绿色化学在金属腐蚀方面的应用研究将是未来缓蚀剂科学的发展方向,氨基酸缓蚀剂是当前研究较活跃的一类环境友好型缓蚀剂。

在实验研究方法、氨基酸的种类、研究材质、缓蚀机理等方面综述了氨基酸类缓蚀剂的近期研究进展。

关键词:氨基酸;缓蚀剂;研究;进展;环境保护中图分类号:TG174.42 文献标识码:AProgress on Green I nh ib itors of am i n o ac idsCHEN G M ingyan 1,WU W ei m ing1,2,DU Haiyan1,2(1.J iangxi University of Science and Technol ogy,School of Materials and Che m ical Engineering,Ganzhou J iangxi 341000,China;2.University of Science and Technol ogy of Beijing,School ofMaterials Science and Engineering,Beijing 100083,China )Abstract:Green Che m istry app lied t o corr osi on is directi on of the corr osi on inhibit ors ’science in the future .A t p resent,a m ino acids inhibit ors are widely studied as envir onmental friendly inhibit or .I nthis paper,experi m ental study methods,the s orts of a m ino acids,corr osi on medium ,inhibiti on mecha 2nis m s are su mmarized .Key words:a m ino acid;inhibit ors;research;devel opment;envir onmental p r otecti on 近年来,随着人类环境保护意识的增强和可持续发展思想的深入,对缓蚀剂的开发和应用也提出了新的要求。

氨基酸缓蚀剂缓蚀性能的理论研究的开题报告题目：氨基酸缓蚀剂缓蚀性能的理论研究研究背景：在许多行业，例如石油、天然气、船舶、汽车、建筑等，金属腐蚀问题一直存在。

腐蚀会导致设备损坏、减少寿命、增加维护费用、甚至威胁人类的生命安全。

因此，探究缓蚀剂的原理和性能就变得非常重要。

目的和意义：许多缓蚀剂是由氨基酸等天然有机物构成的。

这些天然有机物不仅环保，而且有良好的缓蚀性能。

因此，本研究旨在通过理论计算探究氨基酸缓蚀剂的缓蚀性能，并寻找最优化的条件，以提高缓蚀效果，降低成本，保护金属材料。

研究内容：本研究将采用量子化学计算方法，包括密度泛函理论（DFT）和分子动力学模拟（MD）方法，研究氨基酸缓蚀剂的缓蚀性能。

具体研究内容包括：1. 理论计算氨基酸缓蚀剂的分子结构和能量。

2. 采用密度泛函理论模拟缓蚀剂与金属表面的相互作用，预测缓蚀剂的吸附方式、吸附强度和缓蚀效果。

3. 利用分子动力学模拟来研究缓蚀剂分子的微观动力学行为，探究分子与金属表面发生的反应动力学过程。

4. 分析不同缓蚀剂分子结构和性质对缓蚀性能的影响，并确定最优化结构。

5. 发展一种基于氨基酸缓蚀剂的新型腐蚀防护技术。

预期成果：通过本研究，我们预计获得以下成果：1. 揭示氨基酸缓蚀剂的缓蚀机理和结构-性能关系。

2. 发现氨基酸缓蚀剂的最优化结构，提出新型腐蚀防护技术。

3. 推广和应用研究成果到石油、石化、船舶、汽车、建筑等行业，改善现有腐蚀防护技术，提高设备的寿命和安全性。

研究方法：本研究将采用量子化学计算方法，包括密度泛函理论（DFT）和分子动力学模拟（MD）方法，来研究氨基酸缓蚀剂的缓蚀性能。

研究周期：本研究预计周期为两年。

研究经费及场地设备：本研究经费共计30万元，用于购买实验所需的设备和化学试剂，支付硬件及软件的费用，人员和场地等开销。

参考文献：1. Zhang H, Liu Y, Zhang S, et al. A theoretical investigation of the inhibition mechanism of glycine on steel corrosion[J]. Corrosion science, 2009, 51(1): 174-178.2. Wang Y, Koenig J L, Jayaraman S. Molecular dynamics simulations of the effect of temperature on the adsorption of two amino acid molecules on metal surfaces[J]. The Journal of Physical Chemistry B, 2002, 106(14): 3658-3666.3. Abreu M H, Menezes J F, Ferreira M G. Computer simulation of aspartic acid adsorption on copper surfaces[J]. Electrochimica Acta, 2004, 50(20): 4173-4179.4. Ganesan R, Keating S J, Deo M, et al. Protein corona: implications for nanoparticle interactions with natural systems[J]. Nanoscale, 2012, 4(21): 6082-6093.5. de Almeida R M, Bicev R N, de Lima Neto P, et al. DFT and electrochemical analyses of acetylene derivatives as corrosion inhibitorsfor mild steel[J]. Journal of the Brazilian Chemical Society, 2005, 16(3): 443-450.。

文章编号:167128909(2008)0720023205酸洗过程中氨基酸类缓蚀剂缓蚀机理研究进展柳鑫华　芮玉兰　田惠娟(河北理工大学化工与生物技术学院,河北唐山,063000)摘　要:传统缓蚀剂,因其不可生物降解,从而导致环境问题。

氨基酸类缓蚀剂是目前颇具前景的环境友好型绿色缓蚀剂。

氨基酸是蛋白质的基本构成物质,由于它具有小分子结构,从而稳定性非常好,并且可广泛应用于酸性介质、中性介质及大气腐蚀介质中。

本文首先综述氨基酸的种类和国内外氨基酸类酸洗缓蚀剂的研究状况;其次,从结构上对缓蚀剂与钢质管道所起作用作一机理方面探讨。

关键词:氨基酸化合物;缓蚀剂;酸洗中图分类号:TG 174.42 文献标识码:AStudies on the inhibition Mechanism of Amino acid Inhibiters in the process of Acid CleaningL I U X i nhua ,R U I Yul an T I A N H ui j uan(College of Chemical Engineering and Biotechnic ,Hebei Polytechnic University ,Tangshan ,Hebei 063000,China )Abstract :The t raditional inhibitor may not biodegrade ,t hus causes t he environ 2ment ques 2tions.Amino acid inhibitor is environment friendly green inhibitor which has wide application p ro spect at present.Amino acid is t he basic composing substance of protein.Because of t he small molecule st ruct ure ,t he stability of amino 2acid is very good ,and it can utilize in acidity ,neuter and at mo sp here medium.At first ,species and t he international and national present state of t he research on amino acid inhibitors are summarized ;secondly ,t his paper discusses t he mechanism between inh 2ibitors and t he steel pipes.K ey w ords :amino acidic compounds ;corro sion inhibitors ;acid pickling 酸洗广泛应用于各个工业部门中的换热设备、传热设备和冷却设备等的水垢清洗,特别是电力部门的热力设备(如锅炉)的酸洗尤其重要。

硫酸介质中精氨酸复合缓蚀剂缓蚀效果的研究
黄文恒;黄茜;刘勇;曹琨;徐海舟
【期刊名称】《电镀与精饰》
【年(卷),期】2018(040)008
【摘要】本文采用单因素实验和正交实验的方法,研究了在硫酸介质中精氨酸及复配对碳钢缓蚀性能的影响.结果表明,精氨酸、碘化钾和抗坏血酸存在协同效应,属于混合型缓蚀剂,当精氨酸的浓度为40 mg/L、碘化钾的浓度为125 mg/L和抗坏血酸的浓度20 mg/L时缓蚀效果最佳,在此条件下平均缓蚀效率可达到97％左右.【总页数】5页(P6-10)
【作者】黄文恒;黄茜;刘勇;曹琨;徐海舟
【作者单位】内江师范学院化学化工学院,四川内江641112;内江师范学院化学化工学院,四川内江641112;内江师范学院化学化工学院,四川内江641112;内江师范学院化学化工学院,四川内江641112;内江师范学院化学化工学院,四川内江641112
【正文语种】中文
【中图分类】TG174.42
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