噻二唑衍生物的合成及对银缓蚀性能的研究

本项目旨在利用分子识别和分子组装原理，运用特定的组装策略构筑目标配合物, 合成以噻二唑作为靶序列的系列功能衍生物，通过选择合成噻二唑基配体及银配合物，探讨连接基的柔性对配合物组装结构的影响。表征该化合物的热力学、电化学及光谱性质，用量子化学方法研究其性质与结构的关系。化合物经筛选复配后应用于喷气燃料中，通过热氧化安定性与水分离指数研究其在喷气燃料中动态稳定性及相容性能。在此基础上，应用交流阻抗法研究活性硫条件下银表面噻二唑衍生物覆盖层在油相中浓度的变化规律，利用SEM和AFM表面分析法，结合化学计算确定吸附和反应机理；用XPS和AES分析噻二唑衍生物在银表面膜中的元素价态、组成，确定配位机理。

随着航空运输能力的不断提高，喷气燃料的需求量日益增加，而石油资源却日剧减少，这样导致开采出来的原油的质量也越来越差，含硫量也不断提高。喷气燃料在生产过程中一般都要经过加氢和脱硫处理，但是这并不能完全脱掉喷气燃料中的活性硫；而过量的硫对喷气式发动机油泵具有腐蚀性，给飞机飞行安全带来隐患，并且会造成环境污染、资源浪费等。缓蚀剂作为一种金属腐蚀防护技术具有经济、高效、操作简单等优点，被广泛地应用于石油等工业领域，并具有非常重要的作用。通过向喷气燃料中添加缓蚀剂，可以有效缓解喷气燃料银片腐蚀问题。本项目以噻二唑、四氮唑、咪唑类作为靶序列，合成出系列功能衍生物，探讨了连接基的柔性对配合物组装结构的影响。此外筛选出了系列硅烷类、氨基酸类缓蚀添加剂。经筛选复配后的化合物应用于喷气燃料抗银片腐蚀反应中，起到良好的缓蚀效果。对复配后的化合物的热力学性质、电化学性质以及光谱性质进行了研究，利用量子化学计算的方法和分子动力学模拟研究缓蚀剂在金属表面的吸附行为。通过Tafel相关动力学参数并结合表面分析，研究了缓蚀剂分子对银片腐蚀速率的影响，结果显示，缓蚀剂成功的吸附到金属表面，缓蚀剂膜的存在抑制了金属的溶解，提高金属的抗硫化能力，从而导致了较低的表面粗糙度。缓蚀剂的加入有效的抑制了活性硫对银片的腐蚀速率。应用交流阻抗法研究活性硫条件下银表面缓蚀剂覆盖层在油相中浓度的变化规律，研究结果表明随着缓蚀剂浓度的增大，缓蚀率IE%增大。交流阻抗图高频区与电荷转移电阻相关，电阻越大缓蚀效率越高；低频区被认为是Warburg阻抗，Warburg阻抗对应于溶液中反应的电子扩散过程；双膜电容的存在以及它的数值随着缓蚀剂浓度的增大而减小，说明覆盖在Ag表面的电荷减少，影响了电容，也表明电子转移反应因缓蚀剂浓度的增加而受到抑制，腐蚀速率得到抑制。量化计算及动力学模拟结果显示：硫氮杂环化合物具有多个反应活性中心，且同时具备亲电和亲核活性，既可以提供电子给金属空的d轨道，形成配位键，也可以接受金属提供电子形成反配位键，于金属表面形成保护膜，阻止腐蚀物质到达金属表面，缓解或抑制腐蚀发生。且无论初始构型如何，分子的头部由于较强的电荷转移作用，总是优先吸附于金属表面，最终分子平行吸附于Ag(111)面上。根据平衡吸附可以总结在Ag(111)面上的吸附是这些有机物通过噻二唑环和其他极性取代基吸附到金属表面。