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氮掺杂碳点对Q235钢的缓蚀性能及机理研究*

2021-09-13董社英袁小静侯道林

功能材料 2021年8期

肖 晗,董社英,袁小静,石 莹,侯道林

(西安建筑科技大学 化学与化工学院,西安710055)

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Q235钢作为低碳钢,广泛应用于石油化工厂、机械制造工业等方面,但在酸性介质中极易腐蚀,造成金属设备老化和经济损失[1]。为了解决上述问题,添加缓蚀剂是最有效、最经济的方法[2]。目前,已经开发了大量含有希夫碱、离子液体和咪唑的有机化合物被应用于金属防腐[3-5]。但这些有机缓蚀剂均因高毒性和难降解性增加了环境负担,使得在应用上受到一定程度的限制,随着人们环保意识的增强,开发环保、高效、水溶性好的新型缓蚀剂极为重要。

碳点(CDs)是一种独特的碳基纳米材料,因其具有高水溶性、低毒性、良好的生物相容性和独特的光致发光特性而得到了广泛的关注[6-8]。由于CDs同时包含电负性原子和多键的结构,可以预期CDs会起到缓蚀作用。众所周知,缓蚀剂是通过一些官能团与金属表面电荷的相互作用来保护金属。在碳点的合成方法上为了调节表面官能团,碳点的结构可以通过元素掺杂来调整,这是改善碳点特性的有效措施[9]。氮是一种极好的掺杂元素,氮掺杂碳点(N-CDs)不仅能保持碳点的优势,而且其含有的N杂原子的官能团在吸附中心具有高的电子云密度,可以有效降低金属在腐蚀介质中的腐蚀速率[10]。目前,有部分学者已研究表明氮掺杂碳点具有良好的缓蚀作用,如Cui等[11]首次发现以氨基水杨酸为前驱体制备的氮掺杂碳点在1 mol/L HCl溶液中对碳钢具有良好的缓蚀效果。……

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