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| 內容簡介： |
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本书以零维碳量子点(CDs) 、二维氧化石墨烯以及咪唑啉等碳材料为主体，在此基础上采用掺杂等修饰方法制备了系列缓蚀性能优异的碳材料缓蚀剂，并系统地探究了碳材料在金属表面的作用及行为，深入分析其缓蚀行为的差异及变化，对比分析了碳材料的缓蚀行为及作用机制，发现不同碳材料对金属腐蚀的影响存在差异，为缓蚀剂的制备提供了新思路。本书可供材料学、金属加工、应用化学、物理化学、石油化工等专业的师生以及从事金属防护、润滑油等工作的工程技术人员阅读参考。
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| 目錄：
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第1章 绪论
1.1 材料的发展历程2
1.1.1 使用纯天然材料的初级阶段2
1.1.2 单纯利用火制造材料的阶段3
1.1.3 利用物理化学原理合成材料的阶段3
1.1.4 材料的复合化阶段3
1.1.5 材料的智能化阶段4
1.2 材料腐蚀的分类6
1.3 高分子材料的腐蚀8
1.3.1 腐蚀形式8
1.3.2 腐蚀特点8
1.3.3 腐蚀防护10
1.4 金属材料的腐蚀10
1.4.1 腐蚀形式10
1.4.2 腐蚀环境与特点11
1.4.3 腐蚀防护16
第2章 碳量子点的腐蚀防护
2.1 缓蚀剂22
2.1.1 概念22
2.1.2 分类22
2.1.3 性能研究方法24
2.1.4 碳量子点作为缓蚀剂的研究进展25
2.2 纯碳量子点的制备与缓蚀性能28
2.2.1 制备30
2.2.2 结构表征分析30
2.2.3 电化学分析33
2.2.4 失重分析37
2.2.5 表面分析38
2.2.6 吸附类型分析41
2.2.7 缓蚀机理分析42
2.3 小结43
第3章 氮掺杂碳量子点的腐蚀防护
3.1 氮掺杂碳量子点的制备及缓蚀性能46
3.1.1 制备46
3.1.2 结构表征分析47
3.1.3 电化学分析50
3.1.4 表面分析53
3.1.5 吸附等温线分析55
3.1.6 缓蚀机理分析57
3.1.7 小结58
3.2 芳香族氮源掺杂碳量子点的制备及缓蚀性能59
3.2.1 制备59
3.2.2 结构表征分析60
3.2.3 电化学分析61
3.2.4 表面分析66
3.2.5 吸附等温线分析68
3.2.6 缓蚀机理分析69
3.2.7 小结70
3.3 不同氮源掺杂碳量子点的制备及缓蚀性能71
3.3.1 制备71
3.3.2 结构表征分析72
3.3.3 电化学分析75
3.3.4 表面分析79
3.3.5 吸附等温线分析81
3.3.6 缓蚀机理分析83
3.3.7 小结84
第4章 氮/硫掺杂型碳量子点的腐蚀防护
4.1 有机氮/硫掺杂碳量子点的缓蚀性能86
4.1.1 制备86
4.1.2 结构表征分析87
4.1.3 电化学分析89
4.1.4 失重测试92
4.1.5 表面分析93
4.1.6 吸附等温线分析97
4.1.7 缓蚀机理分析97
4.1.8 小结99
4.2 有机无机氮硫掺杂碳量子点的缓蚀性能99
4.2.1 制备100
4.2.2 结构表征分析101
4.2.3 电化学分析102
4.2.4 失重分析107
4.2.5 表面分析109
4.2.6 吸附等温线分析110
4.2.7 缓蚀机理分析112
4.2.8 小结113
第5章 二维碳材料量子点的腐蚀防护
5.1 石墨烯@MoS2 量子点腐蚀行为116
5.1.1 制备117
5.1.2 结构表征分析118
5.1.3 腐蚀行为122
5.1.4 小结125
5.2 苯并咪唑@石墨烯量子点腐蚀行为126
5.2.1 制备126
5.2.2 结构表征分析126
5.2.3 腐蚀行为129
5.2.4 小结133
5.3 2-巯基苯并咪唑@石墨烯量子点腐蚀行为研究133
5.3.1 制备133
5.3.2 结构表征分析134
5.3.3 腐蚀行为137
5.3.4 小结140
第6章 有机含氮类缓蚀剂的腐蚀防护
6.1 咪唑啉衍生物的合成及其在混凝土模拟液中的性能142
6.1.1 制备143
6.1.2 结构表征分析144
6.1.3 失重分析148
6.1.4 表面分析150
6.1.5 电化学分析151
6.1.6 小结166
6.2 咪唑啉衍生物在混凝土中的性能166
6.2.1 混凝土试样制备167
6.2.2 性能测试方法167
6.2.3 混凝土的吸水性分析169
6.2.4 混凝土的抗压强度分析170
6.2.5 氯离子的渗透浓度分析172
6.2.6 小结178
6.3 咪唑啉衍生物在Fe 基面的吸附理论研究179
6.3.1 试样的制备及分析179
6.3.2 SEM 和EDS 能谱分析180
6.3.3 吸附等温模型183
6.3.4 红外光谱分析184
6.3.5 量子化学的计算结果184
6.3.6 分子动力学分析189
6.3.7 小结192
参考文献
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| 內容試閱：
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材料是人类文明进步的基石，从远古时代的石器、青铜器，到工业革命后的钢铁与合金，再到现代社会的复合材料与智能材料，每一次材料的革新都深刻推动了社会生产力的发展。然而，材料的腐蚀问题始终伴随着人类对资源的利用。据统计，全球每年因金属腐蚀造成的经济损失高达数万亿美元，我国2022年腐蚀总成本已超过4万亿元，占GDP的334%。如何在保障材料性能的同时提升其抗腐蚀能力，已成为材料科学、化学工程及工业应用领域的核心课题之一。
金属腐蚀的本质是材料与环境介质间的化学或电化学反应，其复杂性体现在介质多样性(如酸性、碱性、海洋环境)、腐蚀形式多变性(均匀腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀)以及机理的交叉性(热力学驱动、动力学演变)。传统缓蚀剂(如铬酸盐、钼酸盐等)虽曾发挥重要作用，但其高毒性、生物降解性差等问题日益凸显，亟需开发高效、环保、低成本的可替代方案。在此背景下，碳基材料因其独特的物理化学性质(如高比表面积、可调电子结构、环境友好性)成为缓蚀剂研究的前沿热点。零维碳量子点(CDs)、二维氧化石墨烯(GO)以及含氮杂原子掺杂的碳材料，凭借其优异的吸附能力、荧光特性及可修饰性，在缓蚀领域展现出巨大潜力。
本书以碳基材料为核心，系统探讨其在金属腐蚀防护中的创新应用。全书共分为6章，内容涵盖材料腐蚀的基础理论、碳量子点的制备与缓蚀机理、氮/硫掺杂改性策略、二维石墨烯复合材料的界面调控以及有机含氮类缓蚀剂的分子设计。通过实验表征(如电化学阻抗谱、动电位极化曲线、表面形貌分析)与理论模拟(量子化学计算、分子动力学)相结合的方法，深入解析碳基缓蚀剂在金属表面的吸附行为、成膜机制及缓蚀效率的调控规律。
本书的创新性体现在以下三方面:
材料体系创新。突破传统缓蚀剂研究框架，以碳量子点、石墨烯等新型碳材料为主体，结合氮、硫等杂原子掺杂改性，构建多维度、多功能的缓蚀剂设计平台。
深度机理研究。通过跨学科方法(如量子化学计算揭示吸附构型与电子转移路径，分子动力学模拟追踪界面反应过程)，阐明碳基缓蚀剂的作用本质。
应用场景拓展。针对石油化工管道、混凝土结构、海洋装备等典型工业场景，提出定制化缓蚀解决方案，推动实验室成果向工程实践转化。
全书内容兼顾学术前沿性与工程实用性，既可作为材料学、应用化学、腐蚀工程等专业师生的研究指南，也可为从事金属防护、能源化工、机械制造等领域的技术人员提供创新思路。我们期待，本书的出版能够促进碳基缓蚀剂研究的跨学科融合，加速绿色防腐技术的产业化进程，为我国实现“双碳”目标与工业可持续发展贡献力量。
本书虽为笔者多年的研究成果，但碳基缓蚀剂理论与技术处于不断发展中，不当之处难免，恳请广大读者批评指正。
著者
2025年元旦
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