福寿螺提取物作为碳钢酸性环境缓蚀剂的缓蚀性能研究

福寿螺提取物作为碳钢酸性环境缓蚀剂的缓蚀性能研究

        金属腐蚀是一个巨大的问题，每年直接和间接造成的损失超过了自然灾害和其他类型事故的总和。由于其可承受的价格和令人印象深刻的机械特性，CS被广泛用于建筑、核电和石油等关键部门。然而，钢是一种化学活性材料，在使用过程中不可避免地会受到环境的腐蚀，包括酸、碱、盐、水和空气。酸性溶液（如HCl和H2SO4）通常用于清洁CS表面的水垢和铁锈，但这一过程不可避免地会导致腐蚀。因此，在酸洗溶液中添加缓蚀剂是解决这一问题的有效方法。研究人员热衷于寻找高效、经济的缓蚀剂，含有芳环和杂原子（包括N、O和S）的有机化合物通常很容易吸附在金属基底表面，形成保护膜来保护金属。近年来，有机缓蚀剂因其在防止腐蚀方面的特殊有效性而得到广泛使用。然而，有机缓蚀剂价格昂贵、有毒且对环境有害，导致人们关注绿色、天然和低成本的缓蚀剂。

        随着环境保护意识的增强，许多研究人员将注意力转向研究天然无毒的缓蚀剂。生物材料由于其可持续性和环境兼容性，是很有前途的缓蚀剂候选材料。研究人员已经做出了许多努力，从生物材料提取物，特别是植物提取物中开发出缓蚀剂。许多植物，包括Piper Betle、Hymenaea stigonocarpa、Nandina Domestica和Azadirachta indica，都含有丰富的活性基团，如杂环和羟基，可以向金属的空轨道提供电子，从而吸附在金属表面形成保护膜，达到缓蚀效果。此外，研究人员发现，一些动物排泄物，如螃蟹排泄物蛋白、鸡爪和过期蛋白，可以很容易地水解以获得混合氨基酸。大量研究表明，氨基酸类物质由于其丰富的氮、氧和不饱和结构而具有缓蚀性能。目前，使用废弃动物蛋白提取物作为缓蚀剂的报道很少，提取物的具体含量和有效成分也没有最终确定。因此，动物提取物作为一种新型的环保型缓蚀剂，需要持续的科学研究。

       重庆科技大学晏致涛教授研究团队研究了在1M HCl和0.5M H2SO4中，红曲霉肉提取物（PCE）作为一种多功能绿色缓蚀剂对碳钢（CS）的缓蚀作用。结果表明，PCE在两种酸中都具有较高的缓蚀效果。利用傅立叶变换红外光谱（FTIR）、紫外-可见光谱（UV–Vis）和高效液相色谱（HPLC）对PCE的化学组成和官能团进行了分析，PCE主要由亮氨酸、谷氨酸和精氨酸组成。采用电化学方法研究了PCE作为多功能缓蚀剂的缓蚀性能，结果表明，PCE在1M HCl和0.5M H2SO4中对CS的缓蚀率分别为97.94%和94.38%。采用扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察了金属的腐蚀形貌。使用X射线光电子能谱（XPS）测定CS表面的组成。使用量子化学计算（QC）和分子动力学模拟（MS）来预测一些主要化合物的吸附/抑制特性以及提取物形成的化学转化。这项工作有助于解释和理解绿色缓蚀剂在两种酸中的作用机制。研究表明，使用廉价易得的天然物质作为绿色缓蚀剂，为实现资源利用和环境保护提供了一种新的途径。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167732223025618