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在金属材料中添加有机缓蚀剂,是近年来广泛应用发展的一种有效抑制金属腐蚀的新方法。本文就是通过量子化学计算(QC)、分子动力学模拟(MD)研究了对铝有缓蚀作用的吡啶类缓蚀剂吡啶(1),以及其衍生物2 -甲基吡啶(2),3-甲基吡啶(3),4-甲基吡啶(4)和2, 4-甲基吡啶(5)和对铁有缓蚀作用的(2Z)-3-imino-4-methyl- 2-(pyridine-3-ylhydrazono) pentanenitrile (6), 4-(3, 4-dichlorophenyl)-2, 6-dimethyl-1, 2-dihydropyridine-3, 5-dicarbonitrile (7), 1, 4-diamino-5-cyano-2-(4-methoxyphenyl) -6-oxo-1, 6-dihydropyridine-3-carboxylic acid (8), ethyl 4-amino-5-cyano-2- (dicyanomethylene)-6-phenyl-1,2-dihydro-pyridine-3-carboxylate (9)九种缓蚀剂分子的缓蚀作用机理,为设计新的高效缓蚀剂提供参考和指导。本文运用密度泛函理论的B3LYP方法结合6-311+G(d, p)基组,计算了吡啶及其衍生物分子量化参数最高占有轨道能E HOMO,最低非占有轨道能E LUMO,能隙ΔE =ELUMO ?EHOMO,化学势μ、硬度η、软度S和亲电指数ω等全局活性指数及局部反应活性点位,并进一步分析了这些量化参数跟缓蚀性能的关系。研究表明缓蚀剂分子1 ~ 5的最低空轨道能E LUMO和化学势μ与缓蚀剂有较好的线性正相关性,缓蚀效率随着最低空轨道能E LUMO和化学势μ的增大而增加。通过Fukui指数研究发现,缓蚀剂分子1 ~ 5的反应活性区域均匀分布在整个吡啶环上,在缓蚀剂分子7 ~ 9中活性点位主要在Cs原子上,而分子6中则主要在Ns原子上。6 ~ 9的吡啶环上N原子的电子密度与缓蚀剂缓蚀效率之间有比较好的线性相关性,缓蚀效率随N原子的电子密度的增大而增大。运用分子模拟软件Material Studio软件中的Discover模块,模拟了缓蚀剂分子1 ~ 5在金属Al(111),以及6 ~ 9在Fe(100)表面上的吸附过程,统计了缓蚀剂与表面之间的吸附能。吸附模拟表明缓蚀剂分子平行吸附在金属表面,与金属表面的吸附是化学吸附,吸附能越大,缓蚀效率越高。并进一步模拟了腐蚀介质H2O、H3O+、Cl-在缓蚀剂膜中的扩散过程,计算了1 ~ 5缓蚀膜的内聚能和缓蚀剂膜的自由体积。通过研究得出缓蚀剂膜对H3O+离子的束缚大小可以作为缓蚀剂缓蚀性能的预测和评价参数之一,缓蚀剂分子膜的自由体积与缓蚀效率间也有较好的线性相关性,在与腐蚀介质半径相当的探测半径下,膜的自由体积越小,缓蚀效率越高。