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氨基酸绿色缓蚀作用的光谱电化学及其定量构效关系研究

作　者: 赵洪侠
导　师: 曹晓卫
学　校: 上海师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 氨基酸 4,4’-二硫联吡啶铜分子自组装电化学交流阻抗表面增强拉曼光谱定量构效关系
分类号: TG174.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

金属铜具有良好的金属特性如导电性等在当今应用广泛,但金属铜易腐蚀,耐用性差,因此,对于金属缓蚀剂的研究已经成为热点。但是目前缓蚀剂主要是有机缓蚀剂,具有一定的环境污染性,为降低缓蚀剂在使用过程中对环境及人类造成的危害,研究开发高效低毒绿色的缓蚀剂,一直是缓蚀剂研究的重要内容。另一方面,缓蚀剂与金属间相互作用机理的研究也是一个重要方向。在金属表面所形成的巯基化合物及其衍生物的单分子层膜(SAMs)结构及其表面性质是目前分子自组装应用研究领域十分重要的理论基础。我们借助于电化学以及电化学SERS光谱技术,对4,4’-二硫联吡啶(PySSPy)SAMs应用于金属铜缓蚀作用进行了研究。研究结果表明在不同的溶液酸碱性以及电极电位条件下,分子在铜电极上的吸附构型不同,同时4,4’-二硫联吡啶SAMs对金属铜有一定的缓蚀作用。氨基酸作为对环境无害、可生物降解的环境友好型缓蚀剂已有一些研究报道。本文利用电化学交流阻抗谱(EIS)技术研究表明,在金属铜电极表面吸附的L-谷氨酰胺自组装膜缓蚀效率随组装分子浓度的增大而增大。在此基础上,进一步采用EIS技术表征了若干氨基酸SAMs对金属铜的缓蚀性能,且采用量子化学计算与化学计量学构效关系分析相结合的方法对此类体系进行了QSPR研究。研究结果表明这些氨基酸对于金属铜均有较好的缓蚀效能,其中半胱氨酸的缓蚀效率最高。定量构效关系研究结果揭示缓蚀效率和缓蚀剂分子羧羟基上氧原子和羰基上氧原子的电荷量密切相关,表明氨基酸分子结构对其缓蚀性能有着显著影响。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-22
  1.1 金属铜及其缓蚀作用的研究现状  10-12
    1.1.1 铜的应用概况  10
    1.1.2 铜缓蚀作用的研究现状  10-12
  1.2 有关缓蚀剂的研究方法  12-18
    1.2.1 电化学交流阻抗谱  12-14
      1.2.1.1 电化学交流阻抗谱的基本原理  12-13
      1.2.1.2 电化学交流阻抗谱在金属腐蚀科学研究中的应用  13-14
    1.2.2 表面增强拉曼散射  14-17
      1.2.2.1 拉曼散射和表面增强拉曼散射的基本原理  14-15
      1.2.2.2 表面增强拉曼散射的特征及其局限性  15-16
      1.2.2.3 电化学现场拉曼光谱技术在金属腐蚀研究中的应用  16-17
    1.2.3 基于量子化学计算的定量构效关系研究方法概述  17-18
  1.3 分子自组装膜  18-20
    1.3.1 分子自组装膜的基本原理  18-19
    1.3.2 分子自组装膜在金属缓蚀中的应用  19-20
  1.4 本论文的研究意义和构思  20-22
    1.4.1 研究工作的创新性  20-21
    1.4.2 论文的构思  21-22
第二章铜表面4,4’-二硫联吡啶单分子层的SERS 光谱及电化学研究  22-36
  2.1 引言  22-23
  2.2 实验部分  23-24
    2.2.1 仪器  23
    2.2.2 试剂  23
    2.2.3 方法  23-24
  2.3 结果与讨论  24-35
    2.3.1 铜电极的电化学预处理方法的选择  24-25
    2.3.2 4,4’-二硫联吡啶的常规拉曼光谱及其SAMs 的SERS 光谱  25-27
    2.3.3 pH 值对铜电极表面4,4’-二硫联吡啶SAMs 影响的SERS 光谱  27-32
    2.3.4 电位对铜电极表面4,4’-二硫联吡啶SAMs 的影响SERS 光谱  32-34
    2.3.5 铜电极表面4,4’-二硫联吡啶单分子层的电化学研究  34-35
  2.4 小结  35-36
第三章 L-谷氨酰胺在铜电极表面的电化学研究  36-44
  3.1 引言  36
  3.2 实验部分  36-37
    3.2.1 仪器  36
    3.2.2 试剂  36-37
    3.2.3 方法  37
  3.3 结果与讨论  37-43
    3.3.1 金属铜在不同环境下的开路电位  37-39
    3.3.2 铜电极表面L-谷氨酰胺以浸渍与自组装方式存在的交流阻抗谱  39-40
    3.3.3 铜电极在不同浓度下L-谷氨酰胺SAMs 的交流阻抗谱测量  40-43
  3.4 小结  43-44
第四章氨基酸SAMs 对铜缓蚀作用的电化学与定量构效关系研究  44-56
  4.1 引言  44-45
  4.2 实验部分  45-46
    4.2.1 仪器  45
    4.2.2 试剂  45
    4.2.3 方法  45-46
  4.3 结果与讨论  46-54
    4.3.1 氨基酸SAMs 在铜电极上的电化学交流阻抗谱表征  46-49
    4.3.2 氨基酸缓蚀作用的定量构效关系研究  49-54
      4.3.2.1 氨基酸分子相关结构参数的计算及其选取  49-50
      4.3.2.2 支持向量机算法计算参数的选取  50-52
      4.3.2.3 氨基酸缓蚀作用的定量构效关系研究  52-54
  4.4 小结  54-56
参考文献  56-63
攻读学位期间的研究成果  63-64
致谢  64

氨基酸绿色缓蚀作用的光谱电化学及其定量构效关系研究

内容摘要

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