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自从C. J. Peterson、D. J. Cram和J. M. Lehn于1987年因超分子化学研究获得诺贝尔化学奖以来,超分子化学及其应用的研究受到广泛关注,基于超分子化学已衍生出一些交叉学科。本课题组首先将超分子化学原理引入缓蚀剂研究,取得了一定成果。本工作以此为基础,通过实验研究与理论分析,较系统地探究了超分子型缓蚀剂的形成机理,主、客体构建模型及应用基础等科学问题。根据超分子化学原理,选取具有高水溶性,低生物毒性和环境友好等特征的羟丙基-p-环糊精(HP-β-CD)为超分子主体。为降低HP-β-CD制备过程能耗,本工作以交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺高吸水树脂作为合成HP-β-CD后续除水工艺的脱水剂,不仅制得了质量合格的产物,而且使其单产脱水效率比减压除水法高15%,能耗降低95%。针对碳钢的腐蚀,选取传统气相缓蚀剂十八胺(ODA)为客体化合物,采用干法制备了其与HP-β-CD的超分子体系。通过单因素实验,确定最佳制备工艺为：HP-β-CD与ODA按质量比2：1投料,在85℃下研磨15min。同时,还采用湿法制备了p-CD与ODA的超分子体系。核磁共振氢谱(1H NMR)表征结果说明,ODA分子进入了β-CD或HP-β-CD的疏水空腔。用相溶解度法表征了两种超分子体系,发现β-CD或HP-β-CD与ODA形成的相溶解度曲线均属于Bs型,即添加低浓度β-CD或HP-β-CD (<4mmol/L),其与ODA分子形成化学计量比为1：1(主体在前,下同)的超分子体系；继续增大主体化合物浓度,超分子化合物在水中的溶解度保持稳定,此时形成2：1的超分子体系。傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析表明,环糊精分子包纳ODA分子之后,其-OH的振动峰由3395.83cm-1移至3416.83cm-1,说明其振动能量增强,结合ODA的分子结构,推断主、客体之间形成了-HC(H...O)-C-型氢键。X射线衍射分析(XRD)结果显示,ODA基超分子体系的结晶状态由主体化合物决定。相比之下,HP-β-CD对ODA的增溶效果要好于β-CD。针对铜及其合金的腐蚀,选取苯并三氮唑(BTAH)为客体,采用湿法制备了其与P-CD、HP-β-CD的超分子体系。用相溶解度法表征了两种体系得出,β-CD与HP-β-CD对BTAH均具有增溶效果,且属于AL型曲线,即BTAH在水中的溶解度与主体量成正比关系,始终形成1：1的超分子包合物。由于没有大基团取代基,p-CD对BTAH的增溶效果好于HP-β-CD。进行了超分子缓蚀剂HP-β-CD/ODA在凝结水回收中的应用研究,重量法测试结果显示,超分子缓蚀剂添加量为50mg/L时,碳钢的腐蚀速率为0.0098mm/a,缓蚀率96.1%。电化学极化与交流阻抗谱(EIS)分析显示,HP-β-CD/ODA属“混合型”缓蚀剂,且对阳极过程的抑制远大于阴极过程。俄歇电子能谱(AES)与X射线光电子能谱(XPS)结果说明,缓蚀剂已在金属表面形成吸附膜,膜厚约1.8nni。进行了β-CD/BTAH在循环冷却水中的应用研究,重量法测试结果显示,缓蚀剂对紫铜的缓蚀效率可达90%以上。XPS的结果表明,β-CD并没有随BTAH一起吸附于铜表面。对比水相与醇相预膜铜表面的表面增强拉曼光谱发现(SERS), BTAH需要通过与Cu+形成Cu(I)BTA才可以有效减缓铜及其合金的腐蚀。进行了超分子缓蚀剂在锅炉排污水回收中的应用研究,探讨了粉煤灰掺杂陶土制备高强陶瓷基体,并通过固态粒子法二次烧结制备硅镁土膜的最优化工艺。经过滤实验验证,该陶瓷膜可通过道南排斥与介电效应高效处理含PO43-、SO42-口C032-的废水。实验结果显示,硅镁土膜对P043-的去除率可达85%左右,对SO42-和CO32的去除率均在90%以上。经测定,硅镁土膜在锅炉连排废水中等电位点处在pH=4和5之间。基于超分子缓蚀剂与陶瓷膜过滤组件可回收低压锅炉和中压锅炉高温排污水,避免因其直接排放所造成的水与热能的浪费。