布朗斯特酸离子液体结构对其腐蚀性与催化性能的调控机制

The corrosion behaviors of the carbon steel,Ni,Cu,Ti and stainless steel in different Brönsted acid ionic liquids will be investigated by various surface ananlysis techniques and electrochemical tests. The electrochemical studies on corrosion, the morphology & phase formation of corroded metal surfaces and the identification of the deactivation film formation will show the insights of the corrosion mechanism in Brönsted acid ionic liquids media. Combined with molecular simulation, the structure-corrosion- catalytic properties relationship of Brönsted acid ionic liquid will be investigated using catalytic alkaylation of phenol with t-butyl alcohol as the model reaction. These have great impacts on the molecular design of functional acidic ionic liquids with both less corrosivity and good catalytic performance, and will further provide scitific guildline and nessecery parameters to the industral applications of ionic liquids.

本课题以碳钢Q235、镍、铜、钛和不锈钢等为基体材料，对系列B酸离子液体的腐蚀性进行研究。拟采用电化学方法与表面分析技术相结合，研究B酸离子液体对不同材料的腐蚀行为和规律，测试材料腐蚀过程中腐蚀电化学及微区腐蚀电化学信息，分析腐蚀产物成分和表面性质，探讨B酸离子液体的腐蚀机理。以苯酚与叔丁醇烷基化反应为模型反应，运用原位光谱技术，研究B酸离子液体结构与催化性能的关系。在此基础上，结合分子模拟，重点开展B酸离子液体结构-腐蚀性-催化性能的构效关系研究，建立构效关系模型，设计合成出系列腐蚀性和催化性能达到完美统一的B酸离子液体，为B酸离子液体的工业化提供科学依据和必要参数，为评估其它种类离子液体工业应用提供有效的方法和借鉴。

B酸离子液体用于催化过程具有催化活性高、环境友好、选择性高、产物易分离、可循环利用等优点，目前已部分取代了传统的具有强腐蚀性和环境污染严重的液体酸如硫酸和氢氟酸在工业中的应用，但关于B酸离子液体腐蚀性、腐蚀机理、甚至在腐蚀性环境中具有缓蚀性缺乏系统研究。本项目首先系统研究了不同烷基链长的B酸离子液体对碳钢的腐蚀行为、不同含水量条件下B酸离子液体对不同金属或合金的的腐蚀行为、不同离子液体阳离子对碳钢的腐蚀行为，发现不同B酸离子液体的腐蚀性与其酸性并不总是存在正比关系，含水量对其腐蚀性具有重要影响，并且B酸离子液体对于金属材质具有选择性，系统地研究B酸离子液体结构-腐蚀性关系。与其催化苯酚与叔丁醇烷基化催化活性相关联，较为系统的研究B酸离子液体结构-腐蚀-酸性-催化性能的构效关系。其次研究了B酸离子液体的缓蚀行为，研究了不同结构离子液体对碳钢在酸性条件下（盐酸、硫酸）的缓蚀行为，发现起缓蚀作用的主要是B酸离子液体的阳离子，与卤素进行复配可以在降低B酸离子液体用量的同时提高缓蚀率，增加B酸离子液体的疏水性有助于缓蚀，结合分子模拟，开展B酸离子液体结构-缓蚀性能的构效关系研究，建立构效关系模型；最后合成并研究了聚合B酸离子液体的结构与其缓蚀性能的关系，发现其聚合度是影响缓蚀率的主要因素。此外，在研究的过程中开发合成了系列具有非常高的缓蚀性能的B酸离子液体。通过本项目的顺利实施，打破了人们对酸催化剂具有腐蚀性的传统认识，为B酸离子液体的工业化提供科学依据和必要参数。