铜及其合金具有良好的导电性、导热性和机械性能,在海水淡化及循环冷却水系统中得到了广泛的应用。然而,铜在这些介质中易于遭受腐蚀,造成巨大的经济损失。缓蚀剂保护是减缓腐蚀速率最常用的方法之一。苯并三氮唑(BTAH)类化合物是铜的特效缓蚀剂,并显示出良好的缓蚀效果。BTAH的缓蚀机理一般归因于缓蚀剂分子在铜表面的吸附和在铜表面形成的Cu(I)BTAH聚合物膜,但仍存在争议。本文研究了BTAH和两种羟基取代的衍生物1-OH-BTAH和4-OH-BTAH的缓蚀效果,其分子结构式如图1所示。通过电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化曲线评价了它们的缓蚀性能。电化学结果如图2和图3所示,三种缓蚀剂均为混合型缓蚀剂。在3wt.%NaCl溶液中,三种化合物均能对铜进行有效保护,其中当缓蚀剂添加浓度为2mM时,三种缓蚀剂缓蚀效率排序如下:BTAH>4-OH-BTAH>1-OH-BTAH。采用原子力显微镜(AFM)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对腐蚀表面进行了分析。为了讨论羟基在不同位置的取代基效应,选取量子化学计算和分子动力学模拟的方法,得到缓蚀剂分子的HOMO和LUMO分布、Muliken电荷和吸附能等数据。结果表明,4-OH-BTAH比1-OH-BTAH具有优异的缓蚀性能,这是由于4-OH-BTAH能够形成较强的N-Cu化学键,并且以三唑环和O原子的平坦方向紧密吸附在铜表面,缓蚀效果更好。同时,缓蚀剂分子以三唑环为活性中心,而1-OH-BTAH中的-OH基团改变了三唑环的活性位,影响了缓蚀效果,从而进一步解释了缓蚀效果差异的原因。