K2L-SAMs对碳钢在饱和CO2油田水中的缓蚀行为与量子化学研究

利用邻氧乙酸苯甲醛缩对氨基苯磺酸钾盐席夫碱(K2L)缓蚀剂在20#碳钢表面制备自组装单分子膜(SAMs),并通过电化学方法研究缓蚀剂自组装膜的最佳组装时间;采用电化学测试技术和表面分析技术研究K2L-SAMs对碳钢在饱和CO2油田水介质中的缓蚀行为;采用密度泛函理论分析缓蚀剂分子的前线轨道、Mulliken电荷和分子静电势。结果表明:缓蚀剂在碳钢表面自组装3 h后,可以形成稳定、致密的缓蚀膜;在碳钢表面形成的K2L-SAMs能有效抑制碳钢的阴极还原过程,最高缓蚀效率达87.55%;K2L的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,吸附机理为典型的化学吸附。量子化学计算结果表明:羧基是K2L分子的主要吸附活性区域,能与碳钢表面铁原子作用形成稳定的配位键。     

4-氨基苯甲酸席夫碱自组装缓蚀膜对20#钢在饱和CO2油田水中的缓蚀性能

利用邻氧乙酸苯甲醛缩4-氨基苯甲酸钾盐席夫碱(K₂L1)缓蚀剂在20#碳钢表面制备了自组装单分子膜(SAMs),通过电化学方法研究了缓蚀剂的合成条件、自组装时间等因素对成膜的影响,结果表明,合成中KOH与邻氧乙酸苯甲醛按2:1摩尔比进行反应得到的K₂L1缓蚀剂在碳钢表面自组装3 h后,可以形成稳定、致密的缓蚀膜。缓蚀性能的研究表明,碳钢表面K₂L1-SAMS抑制了碳钢的阴极还原过程,改变了电极表面双电层结构,具有良好的缓蚀效果(最高缓蚀效率可达95%以上),交流阻抗和极化曲线得到的结论是一致的。同时研究表明K₂L1的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,吸附机理是典型的化学吸附。量子化学计算结果表明,K₂L1分子具有多个吸附活性中心,这些活性原子的前线轨道能与碳钢表面铁原子的前线轨道相互作用,因而使得K₂L1分子在碳钢表面形成吸附膜,阻止了碳钢在饱和CO₂油田水介质中的溶解。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,K₂L1通过配位键在碳钢表面形成了稳定的缓蚀膜。     

自组装新型席夫碱膜钢片在饱和CO2油田水中的缓蚀性能及吸附机理水

利用邻氧乙酸苯甲醛缩间氨基苯甲酸钾席夫碱(K2L2)缓蚀剂在20号碳钢表面制备了自组装膜(SAMs),用电化学方法研究缓蚀剂合成原料摩尔比、自组装时间、温度对成膜缓蚀率的影响。结果表明,KOH与邻氧乙酸苯甲醛按摩尔比2:1反应得到的K2L2缓蚀剂,在碳钢表面自组装1 h后,形成稳定、致密的缓蚀膜,缓蚀率为94.24%。随温度升高,缓蚀膜在模拟油田水中的缓蚀率先降低后升高。在模拟油田水中浸泡48 h后,由扫描电镜照片发现,组装缓蚀膜钢片表面较光滑,而空白样表面腐蚀严重,有较多晶体颗粒产生。K2L2 SAMs抑制了碳钢的阴极还原过程,改变了电极表面双电层结构,使零电荷电位负移,固/液界面双电层电容明显降低,缓蚀效果良好。K2L2的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,吸附机理是典型的化学吸附,吸附平衡常数为7.496×104L/mol。