葡萄糖呋喃糖苷作为API 5L X70钢在3% NaCl溶液中的高效腐蚀抑制剂：多尺度实验与理论模拟研究

本研究针对API 5L X70钢在3% NaCl环境中的腐蚀问题，通过合成葡萄糖呋喃糖苷（glucofuranose）并采用EIS、CP和SEM-EDS等技术，结合DFT理论计算（BPW91-D2/6-311++G(2d,2p)），证实其在静态和湍流条件下（≥95% IE）的优异抑制性能，揭示了化学吸附机制（ΔGads0=-52.0 kJ/mol）和Fe6-D2h团簇相互作用，为绿色缓蚀剂开发提供新策略。

　　

在石油管道和海洋工程领域，高强低合金钢API 5L X70的腐蚀防护一直是重大挑战。传统缓蚀剂常含环境有害成分，而碳水化合物衍生物因其绿色特性备受关注。墨西哥韦拉克鲁斯大学（Universidad Veracruzana）Anticorrosion Unit的研究团队创新性地将医疗领域用于改善肌肉能量的葡萄糖呋喃糖苷（glucofuranose）转化为高效缓蚀剂，通过多尺度研究揭示了其在3% NaCl溶液中对X70钢的动态保护机制。

研究采用电化学阻抗谱（EIS）和极化曲线（CP）测试不同转速（0-1000 rpm）下的缓蚀效率，结合SEM-EDS和AFM表征表面形貌，并运用BPW91-D2/6-311++G(2d,2p)方法模拟Fe₆-D_2h团簇与分子的相互作用。关键发现包括：静态条件下10 ppm浓度即可实现≥95%的缓蚀效率，且能维持336小时80%的保护效果；Langmuir等温线拟合证实化学吸附主导（ΔG_ads⁰=-52.0至-43.7 kJ/mol）；DFT计算显示O(p)-Fe(d)轨道重叠形成2.157 ?键长，电子转移量ΔN=0.745。

3.1 OCP分析

在1000 rpm湍流中，50 ppm抑制剂使腐蚀电位正移，EIS显示R_ct达2017 Ω·cm²，证明旋转加速分子传输形成致密保护层。

3.4 极化曲线

静态下呈现混合控制特征，ΔE_corr>85 mV，阳极斜率b_a从159.5降至97.2 mV/dec，表明优先抑制阳极溶解。

3.7 理论模拟

Fe₆团簇获得-0.141 e负电荷，HOMOα显示σ*(O-Fe)反键轨道，Fukui指数证实吸附后金属表面反应性降低。

该研究首次将葡萄糖呋喃糖苷的医疗特性与腐蚀科学结合，不仅为开发新型生物基缓蚀剂提供范例，其提出的"电子转移-轨道杂化"吸附机制（图17）对理解有机分子在流动体系中的界面行为具有普适意义。论文发表于《Results in Chemistry》，为解决能源基础设施的腐蚀难题开辟了可持续技术路径。