國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目申請書

PAGEPAGE7附件1：項目類別項目批準號國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目申請書項目名稱：新型曼尼希堿季銨鹽緩蝕劑的合成與性能研究：化學與環(huán)境工程學院專業(yè)班級：化工10901班聯(lián)系電話：15872***301 E-mail：317***583@指導教師:李克華職稱教授申請日期：2011年10月29日長江大學教務處制填表說明一、請嚴格按照表中要求填寫各項。要求實事求是，表達明確、嚴謹。二、項目只能由全日制本科生提出申請，原則上以一至三年級學生為主。申請者要品學兼優(yōu)、學有余力，有較強的獨立思考能力和創(chuàng)新意識，對科學研究、科技活動或社會實踐有濃厚的興趣，學年學分績點應在專業(yè)的前50%，或高中階段學習成績好并有一定創(chuàng)新經(jīng)歷與成績。三、“項目類別”指A、B、C、D、E，A—科研項目類；B—實驗項目類；C—學科競賽類；D—社會調(diào)查類；E—其他類。“項目批準號”不填，由學校統(tǒng)一編號。四、申請書中第一次出現(xiàn)外文名詞時，要寫清全稱和縮寫，再出現(xiàn)同一詞時可以使用縮寫。五、指導教師應具有相當于副教授及以上職稱，主持或作為項目主要研究人員參加過省級及以上課題，并能保證指導時間。六、申請書用A4紙雙面打印，于左側(cè)裝訂成冊。一式五份（至少一份原件），由指導教師和所在學院（系、部）審查并簽署意見加蓋學院（系、部）印章，同時提交電子文檔給院（系、部）相關部門。七、如表格不夠，可以加附頁。

項目簡況項目名稱新型曼尼希堿季銨鹽緩蝕劑的合成與性能研究項目類別A—科研項目類申請資助經(jīng)費20000元項目起止時間2011年9月至2012年6月項目負責人姓名申慷尼性別男出生年月1990.09.24專業(yè)年級化工10901學院（系、部）化學工程與工藝學分績點及專業(yè)排名3.1872（專業(yè)排名21名）電話15872***301項目組主要成員姓名性別出生年月專業(yè)年級所在學院（系、部）項目分工簽字申慷尼男1990.09化工10901化學環(huán)境與工程學院負責人肖鵬男化工10901化學環(huán)境與工程學院成員姜紅娟女化工10901化學環(huán)境與工程學院成員指導教師姓名性別出生年月職稱最高學歷最后學位研究方向李克華男1964.3教授研究生博士油田化學電話13507***611E-maillikehua**@***.com一、立項依據(jù)（包括項目的意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與存在的問題，自身具備的知識條件,自己的特長、興趣，相關經(jīng)歷，開展研究的前期準備工作等）金屬腐蝕在工業(yè)生產(chǎn)中是一種比較常見的現(xiàn)象。每年由于金屬腐蝕所造成的損失數(shù)目驚人。加入緩蝕劑進行防腐蝕是一種比較簡單實用的方法。因此，緩蝕劑的研究具有重要的現(xiàn)實意義。到目前，人類已經(jīng)找到了許多種防止或減緩金屬腐蝕的方法。并在生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。在諸多金屬防護措施中，加入緩蝕劑是一種工藝簡便，成本低廉，適用性強的方法。如果選擇適當?shù)木徫g劑，只需要添加少量緩蝕劑就能大大抑制金屬的腐蝕速率，減緩金屬的腐蝕。這種方法應用面很廣，與其它金屬防護方法比較有如下特點：可以不改變金屬構件或制品的本性；由于用量少，添加緩蝕劑后的介質(zhì)的性質(zhì)基本不變；使用緩蝕劑一般不需要特殊的設施。進入二十一世紀，國內(nèi)外對于緩蝕劑的研究開發(fā)和應用發(fā)展很快，隨著人類環(huán)境保護意識的增強，可持續(xù)發(fā)展已成為各國的共識。實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展，必須節(jié)約能源護和安全意識的加強，一些有毒有害的緩蝕劑將被限制和禁止使用，如鉻酸鹽、砷酸鹽、錫酸鹽、汞鹽等。有機磷酸鹽、聚多磷酸鹽、磷酸鹽是一類較好的緩蝕阻垢水處理劑，但由于含磷化合物易引起水源的富營養(yǎng)化，近些年我國沿海一些海域發(fā)生大面積的赤潮危害和湖泊藻類大量繁殖及水質(zhì)惡化，均因含磷化合物所致。因而保護環(huán)境，研究和開發(fā)出無公害的無毒的環(huán)境友好緩蝕劑，是緩蝕劑未來的研究發(fā)展方向。我國目前使用的酸化緩蝕劑主要有季銨鹽、咪唑啉和曼尼希堿等幾大類。曼尼希堿由于緩蝕性能和耐溫性能良好，因而具有較好的開發(fā)價值和應用前景。現(xiàn)小組的成員均為大三的學生，學習成績優(yōu)異，通過大學里的學習和實驗，具備了初步的理論知識和實驗操作技巧，同時，小組成員對精細有機合成有著濃烈的興趣，利用課余時間大量查閱相關資料，在曼尼希緩蝕劑方面有了更深的理解，并且得到了李克華老師的悉心指導和幫助，因此對該項實驗的成功充滿了信心，也愿意為了國家大學生創(chuàng)新型實驗付出與專研。二、項目研究內(nèi)容（包括1.具體研究內(nèi)容和技術考核指標；2.擬解決的關鍵問題；3.項目可行性分析）1.具體研究內(nèi)容和技術考核指標研究內(nèi)容為：（1）優(yōu)選原料合成出硫脲類曼尼希堿緩蝕劑并提純,對緩蝕劑進行元素分析和紅外光譜表征；

（2）對曼尼希堿進行季銨化，設計一個四因素四水平的正交試驗對合成條件進行優(yōu)化；

（3）采用失重法和電化學方法對新型酸化緩蝕劑的緩蝕性能進行探究；

（4）評價新型酸化緩蝕劑的緩蝕性能，測試緩蝕劑的抗溫性和抗酸性；

技術考核指標為：

（1）合成的新型酸化緩蝕劑優(yōu)于市場現(xiàn)有商品緩蝕劑的緩蝕性能。

（2）在15%的鹽酸加1%的緩蝕劑，測定N-80鋼片在酸液中的腐蝕速率（60oC×4h）小于1.0g/(㎡·h)。

2.擬解決的關鍵問題

（1）優(yōu)選原料從分子結(jié)構上引入芳基

緩蝕劑的緩蝕效果主要是通過物理和化學吸附來體現(xiàn)的，而分子的物理和化學吸附性能受分子結(jié)構的影響很大。所以緩蝕劑的分子結(jié)構對其緩蝕性能有很大的影響。

（2）新型酸化緩蝕劑的合成條件優(yōu)化

利用正交試驗法優(yōu)化合成條件找到一條能用較低成本得到較高緩蝕性能的合成途徑。（3）提高緩蝕效果將合成的新型酸化緩蝕劑跟碘化鉀、烏洛托品和OP-10進行復配，設計正交實驗找出最佳復配比例，爭取做出最好的緩蝕效果3.項目可行性分析曼尼希堿季銨陽離子容易吸附在金屬表面，其分子中含有多個帶有孤對電子的硫原子和氮原子，而且在硫、氮或氮、氮之間隔著二個或三個非配位原子，它的配位原子的孤對電子進入鐵原子(離子)雜化的dsp空軌道，形成配位鍵，生成穩(wěn)定的具有環(huán)狀結(jié)構的螯合物吸附在金屬表面上，形成較完整的疏水保護膜，從而阻止了腐蝕產(chǎn)物鐵離子向溶液中擴散的腐蝕反應的陽極過程，通過覆蓋效應又抑制了腐蝕反應的陰極過程，使腐蝕反應速率變慢，達到金屬緩蝕的目的。通過在分子結(jié)構中引入芳環(huán)和含孤對電子的雜環(huán)，不僅增強了配位原子的吸附能力，還可以在金屬表面形成π鍵吸附，以平面構型吸附于金屬表面上，這樣進一步提高緩蝕劑在鋼鐵表面的吸附性能，使緩蝕性能大為提高。因此該項目在理論上是可行的三、項目實施方案（包括1.項目人員組成及分工；2．項目研究進度安排：包括查閱資料、選題、自主設計項目研究方案、開題報告、實驗研究、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、處理與分析、研制開發(fā)、填寫結(jié)題表、撰寫研究論文和總結(jié)報告、參加結(jié)題答辯和成果推廣；3.配套條件要求：包括儀器設備、場地、材料、資料、實驗課時及指導教師要求等）1．項目人員組成及分工負責人：申慷尼。全面負責，包括設計出實驗的總體方案、室內(nèi)試驗及研究報告撰寫等。成員：肖鵬，姜紅娟。負責新型曼尼希堿季銨鹽的合成與性能研究。2．項目研究進度安排2011年9月2010年10月：查閱文獻資料；2011年10月2010年11月：設計總體方案；2011年11月2011年1月：完成緩蝕劑合成實驗；2012年1月2012年3月：完成性能評價實驗；2012年3月2012年4月：進行復配實驗及復配產(chǎn)品的評價；2012年4月2012年5月：實驗數(shù)據(jù)補充、處理與分析；2012年6月：完成研究報告、發(fā)表研究論文。3.配套條件要求（1）實驗儀器：有機合成儀、緩蝕性能評價儀、電化學工作站等。（2）指導老師：給予及時、必要的指導。四、項目經(jīng)費預算（包括大概支出科目、金額、計算根據(jù)及理由）序號支出科目預算金額計算根據(jù)及理由1調(diào)研1500差旅費、調(diào)研費2資料、復印800購買書籍，復印資料3實驗材料7200購買實驗藥品4加工測試2000極化曲線測試費用5上機機時費800上機費6實驗儀器3700購買玻璃儀器裝置7發(fā)表論文4000版面費合計20000元五、預期成果（研究論文、專著、調(diào)研報告、設計方案、專利、軟件、產(chǎn)品、成果鑒定等）（1）公開發(fā)表至少2篇普通期刊論文，至少1篇核心期刊論文。（2）提供具有優(yōu)良緩蝕性能的新型酸化緩蝕劑產(chǎn)品。（3）提供驗證演示或圖片資料六、本項目的創(chuàng)新之處（1）從原料入手，引入硫脲合成曼尼希堿，可提高緩蝕劑在鋼鐵表面的吸附性能，進行季銨化得到鹽可進一步提高吸附性。（2）在以硫脲為原料的基礎下，合成雙曼尼希堿，與前者含芳環(huán)的硫脲類曼尼希堿的還是性能進行對比，篩選還是性能較好者，目前雙曼尼希堿只有一篇文獻有先關報道。（3）優(yōu)化合成工藝條件，在保證產(chǎn)品具有優(yōu)良緩蝕性能的基礎上，進一步降低產(chǎn)品成本，甚至擴大產(chǎn)品的應用范圍。（4）硫脲類曼尼希堿季銨鹽的合成及緩蝕性的研究在國內(nèi)文獻中是很少報道的，具有創(chuàng)新性。七、項目誠信承諾本項目負責人和全體成員鄭重承諾，該項目研究不抄襲他人成果，不弄虛作假；按項目研究進度保質(zhì)保量完成各項研究任務。項目負責人簽名：項目組成員簽名：年月日年月日八、指導教師意見（包括項目研究的選題意義及研究方案的科學性、可行性等）指導教師簽字：年月日九、學院（系、部）初審意見