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缓蚀剂防腐因具有用量少、成本低以及通用性强等优点,已被广泛应用于油井酸化和金属酸洗等石油化工领域。在实际应用中,缓蚀剂分子通过扩散吸附到金属表面,并在金属表面形成致密的缓蚀剂膜,将金属表面与腐蚀介质隔离开,从而减缓金属的腐蚀。但是,当腐蚀介质为酸性环境时,缓蚀剂分子极易发生质子化,并且实验研究发现,酸性环境中金属表面带有正电荷,因此在酸性环境中质子化缓蚀剂分子难以吸附到金属表面;而当溶液中存在Cl~-、Br~-和I~-等卤素离子时,能够有效地提高缓蚀剂的缓蚀性能。然而由于实验方法和条件的限制,已有研究未能深入揭示卤素离子对质子化缓蚀剂分子在金属表面吸附以及成膜行为的影响机制。针对此问题,本文选用Cl~-、Br~-和I~-三种卤素离子以及质子化的2-巯基苯并噁唑(MBO)、2-巯基苯并咪唑(MBI)和2-巯基苯并噻唑(MBT)三种唑类缓蚀剂分子作为研究对象,采用量子化学和分子动力模拟相结合的方法,研究卤素离子与质子化缓蚀剂之间的协同缓蚀增强作用。首先,采用量子化学方法研究三种质子化唑类分子的反应活性,通过对三种唑类分子前线轨道分布、全局反应活性和局部反应活性的研究表明,三种唑类分子前线轨道均分布在环状结构上,且几乎覆盖了分子中的所有重原子。综合各活性参数的分析结果,三种缓蚀剂分子缓蚀效率由大到小的顺序为:MBT>MBI>MBO。其次,利用分子动力学方法研究了卤素离子数目和类型对缓蚀性能的影响,通过对平衡构型、浓度分布、扩散系数以及相互作用能等参数的分析发现,在一定范围内增加卤素离子数目能够有效提高缓蚀剂的缓蚀效率,超过临界值后,缓蚀效率随数目升高而降低。三种卤素离子均能有效地促进缓蚀剂在金属表面的吸附,且顺序为:I~->Br~->Cl~-。最后,对唑类分子数目和头基类型对缓蚀性能的影响研究发现,缓蚀剂数目较低时,增加缓蚀剂的数目能够有利于缓蚀剂在金属表面的吸附以及形成完整致密的缓蚀剂膜,浓度超过临界值后,继续增加缓蚀剂的数目,对缓蚀剂的吸附以及成膜行为几乎没有影响,三种缓蚀剂缓蚀效率由大到小的顺序为:MBT>MBI>MBO。