王莹莹，彭灵波，张铁雄，安从俊，宋昭华
本文采用电化学工作站，对在不同浓度的盐酸与缓蚀剂溶液中的碳钢电极的缓蚀行为进行了研究。实验结果表明：十二烷基磺酸钠的缓蚀效率变化不大，其缓蚀效率均在85%左右，起到了较好的缓蚀效果；而乌洛托品的缓蚀效率变化随着盐酸浓度的变化则较为显著，当盐酸浓度为0.01mol/L时，其缓蚀效率为80%左右，而当盐酸浓度增加为0.05mol/L时，其缓蚀效率降到50%左右。
一、前言
种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础，而金属制品在生产和使用中，也不可避免的要受到各种损坏，如机械磨损、生物性破坏、腐蚀等。金属腐蚀是金属在环境的作用下所引起的破坏或变质。据统计，全世界每年因腐蚀而报废的钢铁占年产量的30%，我国每年生产的钢铁有20%用于替换那些因腐蚀而丧失用途的产品。金属腐蚀不仅带来巨大的经济损失，而且往往会带来人生安全和环境污染等事故。
近年来，缓蚀剂的研究方向是研究不同缓蚀剂在不同体系中复配的情况下对金属材料的保护性能。随着环保意识的不断提高，人们现在已经开始逐步淘汰落后的缓蚀工艺与药品。现在已经有人开始从天然植物如桉树叶和其他一些植物中提取有缓蚀效果的物质，国外有人在酸性植物提取液体系中研究金属腐蚀的电化学行为，并取得了一定的效果。国内也有科研工作者在探索绿色缓蚀剂氨基酸在抑制金属腐蚀方面的应用。
二、实验部分
（一）实验仪器及药品
仪器：RST5200电化学工作站（郑州世瑞思仪器科技公司），电极（自制的碳钢电极）
（二）实验方法
(1) 标定盐酸溶液浓度
(2)按实验所需缓蚀剂的浓度，计算缓蚀剂的用量，然后准确按量称取缓蚀剂。将称取的缓蚀剂溶于上述制好的盐酸溶液中制成相对应的缓蚀剂—腐蚀液体系。
(3)开启RST-5200电化学工作站，预热10分钟。同时，对工作电极进行预处理，包括用砂纸对其表面进行打磨等处理，确保电极表面洁净光滑。
(4) 设定好实验参数，开始实验，记录数据并绘制塔菲尔图。
(5)进行平行实验，重新对电极表面进行处理，并更换与(2)中浓度缓蚀剂—腐蚀液体系。再按步骤(4)(5)重复两次。
三、结果与讨论
（一）碳钢电极表面产生极化最佳条件的选择
1.扫描速度对塔菲尔图的影响
固定反应体系的浓度、温度等条件，以扫描速度为单一变量，分别设定扫描速度为0.03V/s、0.02V/s、0.0008V/s，来研究扫描速度对塔菲尔图的影响，所得结果见图1。
图1 不同扫描速度对塔菲尔图形的影响
从图1可知，在阳极极化阶段，即图形右支，lgJ随着电位E的增加而增大。但当扫描速度为0.03V/s时，当电位从—0.554V增大到—0.551V范围内时，lgJ不随E的增大而改变，而是呈与横坐标平行的停滞阶段。而当扫描速度小于0.03V/s时，则上述情况并未出现。由上述分析可知，当外加电压随时间变化越大，即扫描速度越大时，电极表面电位的变化越大，电极表面甚至来不及发生腐蚀，从而导致该现象的产生。
2.采样间隔对塔菲尔图的影响
固定反应体系的浓度、温度等条件，以扫描速度为单一变量，分别设定采样间隔0.0001V、0.0002V、0.001V、0.002V，来研究扫描速度对塔菲尔图的影响，所得结果见图2。
图2 不同采样间隔对图形的影响
由图2可知，采样间隔越小，相同电位范围内所测得的数据点越多，所测得的数据就越准确。采样间隔越小，电极由阴极极化转变为阳极极化瞬间的电流密度对数lgJ越准确，即图形中反映出的纵坐标lgJ峰值越明显，如图2所示，即AB段比CD段长度长，峰值更明显。当采样间隔不超过0.0002V时，lgJ峰值较为明显；当采样间隔大于0.001V时，电极由阴极极化转变为阳极极化时瞬间的电流密度对数lgJ的峰值并不明显。(www.chuimin.cn)
综上所述，在仪器响应时间的允许范围内，最佳的反应条件为扫描速度小于0.007V/s，采样间隔不大于0.0002V。本实验中扫描速度为0.004V/s，采样间隔为0.0001V。
（二）十二烷基磺酸钠对腐蚀速度的影响
固定其他条件，使缓蚀剂浓度为单一变量，研究在不同浓度十二烷基磺酸钠溶液中盐酸溶液对碳钢电极的腐蚀。在下列实验条件下进行实验：
A.实验环境为盐酸浓度0.01mol/L，扫描速率0.004V/s，采样间隔 0.0001V，温度25℃，恒温水浴。结果见图3。
B.实验环境为盐酸浓度0.05mol/L，扫描速率0.004V/s，采样间隔 0.0001V，温度25℃，恒温水浴。结果见图4。
不同浓度十二烷基磺酸钠溶液中碳钢电极的腐蚀深度
由图3可知，当十二烷基磺酸钠浓度为0.001—0.005mol/L时，可以看出其腐蚀深度在减小，浓度从0.005mol/L升到0.008mol/L时，腐蚀深度逐渐增大。这主要是因为十二烷基磺酸钠是表面活性剂，当其浓度较小时，溶液中胶粒数较少，不能在工作电极表面形成完整的保护膜，致使腐蚀液与工作电极表面之间并没有形成良好的保护界面，此时，缓蚀剂虽能在一定程度上对工作电极进行保护，但远没有达到最大的保护程度；而当十二烷基磺酸钠浓度过大时，溶液中的胶粒形成胶束，所以溶液中的胶粒并未完全在电极表面形成良好的保护膜，从而导致了随着缓蚀剂浓度增加，腐蚀深度相反还增大的原因。
综上所述，当盐酸浓度为0.01mol/L时，十二烷基磺酸钠的最佳缓蚀浓度在0.005—0.007mol/L之间。通过计算得出其最佳缓蚀为84%左右。
将图3与图4对比，进行分析可发现在不同浓度的盐酸溶液中，缓蚀剂十二烷基磺酸钠的最佳缓蚀浓度有所增加，但增加量较小，缓蚀剂的缓蚀效率为88%左右。考虑到实验中误差的影响，可认为缓蚀剂最佳缓蚀浓度与缓蚀效率其基本上无变化，曲线走势与图4一样。但在不同浓度的盐酸溶液中，当未加入缓蚀剂的时候，在0.01mol/L的盐酸溶液中，工作电极的腐蚀深度为1.351mm/a，而在0.05mol/L的盐酸溶液中，工作电极的腐蚀深度为2.215mm/a，说明无缓蚀剂时，随着盐酸浓度增加，腐蚀深度增大。而当加入十二烷基磺酸钠之后，对在缓蚀剂浓度相同而盐酸溶液浓度不同时所得到的数据进行比较，可以发现两者的腐蚀深度在接近缓蚀剂最佳缓蚀浓度时无太大变化，说明缓蚀剂在此浓度范围内起到了缓蚀作用。
（三）乌洛托品对腐蚀速度的影响
固定其他条件，使缓蚀剂浓度为单一变量，观测在不同浓度乌洛托品溶液中盐酸溶液对碳钢电极的腐蚀。在下列实验条件下进行实验：
C.实验环境为盐酸浓度0.01mol/L，扫描速率0.004V/s，采样间隔 0.0001V，温度25℃，恒温水浴。结果见图5。
D.实验环境为盐酸浓度0.05mol/L，扫描速率0.004V/s，采样间隔 0.0001V，温度25℃，恒温水浴。结果见图6。
图5 不同浓度乌洛托品中电极腐蚀深度关系图
图6 不同浓度乌洛托品中电极腐蚀深度
由图5可知，当乌洛托品浓度在0.16—0.20mol/L时缓蚀效果最佳，此时缓蚀剂的最佳缓蚀效率在83%左右。当乌洛托品的浓度小于0.16mol/L时，所形成胶粒无法完全覆盖在电极表面，从而无法在最大程度上保护电极；当浓度过大时，乌洛托品胶粒形成胶束，不能在电极表面形成完整的保护膜，同时也造成了乌洛托品的浪费。
由图6可知，当乌洛托品浓度在0.16—0.20mol/L时缓蚀效果最佳，最佳缓蚀效率在50%左右。
通过图9与图10对比可发现，乌洛托品在不同浓度的盐酸溶液中最佳缓蚀浓度有较明显的变化，而且随着溶液中酸度的增加，腐蚀深度明显变大，缓蚀效率迅速下降。当盐酸浓度为0.01mol/L时，其缓蚀效率在83%左右，而当盐酸浓度为0.05mol/L时，缓蚀效率迅速下降至50%左右。这说明乌洛托品在酸性环境下，缓蚀性能随着酸度的变化而变化。
四、结论
十二烷基磺酸钠在不同的酸性环境下，其最佳缓蚀浓度与缓蚀效率并未有明显的影响，其缓蚀效率均在80%以上，有效地抑制了电极表面的腐蚀；但乌洛托品在不同的酸性环境下，其最佳缓蚀浓度均出现了较大变化，在0.01mol/L的盐酸溶液中，其缓蚀效率能达到83%，能够较好地抑制腐蚀的发生，而当盐酸浓度增大到0.05mol/L时，其缓蚀效率下降到50%左右，缓蚀效果明显降低。这也说明了在酸性环境下，十二烷基磺酸钠的缓蚀性能和缓蚀效果比乌洛托品强。
【参考文献】
[1]庞雪辉．酸性条件下环境友好型缓蚀剂缓蚀性能及机理的研究[D]．青岛：中国海洋大学，2007．
[2]张玉梅．关于钢铁氧化处理和磷化处理的实验研究及应用[J]．辽宁师专学报，2003，5(1)：103—105．
[3]RAJA Pandian Bothi，RAHIMAfidah Abdul，OSMAN Hasnah ect． Inhibitory Effect of Kopsia Singapurensis Extract on the Corrosion Behavior of Mild Steel in Acid Media[J]．Acta Phys．Chim.Sin，2010，26(8)：2171—2176．
[4]吴伟明，杨萍，杜海燕等． 绿色缓蚀剂氨基酸在抑制金属腐蚀方面的应用[J]．表面技术，2006，35(6)：51—53．
有关武汉东湖学院论文集的文章
近年来，金属配合物因在化学核酸酶、电化学发光标记和结构探针等方面的广阔应用前景而作为一种优秀的DNA靶向分子成为无机生物化学领域研究的一个热点[86]。因此，对简单多吡啶配合物的配体进行有目的的修饰和衍生，从而提高其作为电化学DNA杂交指示剂的灵敏度和降低背景信号的干扰成为目前开发优秀杂交指示剂的研究需要。当将[Os3]2+作为电化学杂交指示剂应用于对目标DNA的定量检测时，还原峰电流在6.9×10-10g/mL-6.9×10-5g/mL范围内呈现良好的线性关系。......
2023-06-22
信息行为是图书情报学领域中的重要研究方向之一。Wilson[39]认为信息行为是指与信息源和信息渠道相关的人类行为的总和，包括主动的和被动的信息搜寻与信息使用。根据Wilson的研究[41]，本书认为信息行为是指个人识别自己的信息需求，并以某种方式寻找、使用或传递信息时所参与的活动。进入20世纪80年代以后，随着认知科学的引入，信息行为的研究范式发生了转变，用户的信息需求和行为成为研究的核心，逐渐取代了以信息和系统本身为中心的研究[52]。......
2023-08-03
这样的代答服务器称作DNS递归解析服务器，由于其中的过程不能够保证是权威服务器的查询结果，因此其解析结果被称为“非权威应答”。......
2023-10-21
作为宗教建筑，像设也常与金殿一体设计，表达象征意义。最典型的案例是武当山太和宫金殿内部的一组玄帝像设。本书认为，要解读金殿像设的意义，玄帝的形象是一方面[24]，而更重要的象征意义在于玄帝左右灵官、玉女手中的册和宝。理解了这一点，才能对朱棣营造“天界金阙”的设计理念得到全面认识，也有助于全面理解金殿的环境、建筑与像设整体设计的理念和内涵。......
2023-10-18
一旦航空煤油被卡脖子，我国空军机群将陷入无法起飞的境地，这意味着我国的国防安全将受到严重威胁。这时，侯祥麟突然意识到，十多年来我国空军一直使用的苏制航空煤油从未发生过烧蚀现象，一定是苏联的油中含有抑制烧蚀的物质。随后，科研人员把苏联航空煤油进行脱硫精制后，试验后又出现了烧蚀现象。解决了烧蚀问题后，石油科学研究院又继续组织陆婉珍等人开展了烃类燃烧过程中对镍铬合金腐蚀机理及硫化物抗烧蚀机理的研究工作。......
2024-01-18
铜荒既除，乾隆皇帝便得以建造了中国古代史上的最后两座铜殿——宝云阁与宗镜阁。关于灵沼轩反映出的中国古代金属建筑在近代的转型际遇，这一话题实际上已经进入了近代科学技术与社会转型这一宽广而复杂的研究领域，非寥寥几笔能说清。对此稍加勾勒、对比，可知中国古代金属建筑在近代的境遇，并不只是“金属建筑”这一特定建筑类型独有的话题，而更是中国传统建筑、乃至中国传统社会近代转型与变革的厚重话题了。......
2023-10-18
虽然目前被广泛使用的电化学杂交指示剂有有机染料、药物小分子、金属配合物等，但是染料型指示剂在检测条件下一般都带正电荷，与ssDNA之间能产生非特异性的静电作用，造成较大的背景信号，而且有些具有刚性平面结构的染料分子虽然能较好的嵌插到dsDNA碱基对内部，但由于不具备良好的电活性基团和差的水溶性限制了其作为杂交指示剂的研究和应用。比较而言，金属配合物型杂交指示剂则因为如下优点显示出了更为广阔的发展前景。......
2023-06-22
如图3.1.1所示，在Tris-HCl缓冲液中，铜配合物在330 nm处的荧光峰相对较弱（曲线a），随着dsDNA含量的增加，铜配合物的荧光强度逐渐增强，说明两者之间存在相互作用。另一方面，随着溶液中dsDNA浓度的增加，插入位点明显增加。利用CV法研究了铜配合物与dsDNA结合特性，其典型的循环伏安图如图3.1.2所示。峰间距为0.19 V，氧化还原峰电流比值为1.7，说明铜络合物的电化学行为是准可逆的。图7-78 W9—2×26离心风机外形及安装尺寸图图3.1.1[Cu2]与dsDNA的荧光谱图......
2023-06-22
相关推荐