综述：镧系盐在可持续腐蚀防护中的应用：化学机理、研究进展与挑战机遇

【编辑推荐】本综述系统阐释了镧系盐（Ce/Sm/La/Pr等）作为绿色腐蚀抑制剂（替代传统铬酸盐）的化学机制——通过形成RE(OH)x/REOx钝化膜（98.9%抑制效率）实现阴极/阳极协同保护，兼具自修复（self-healing）、低毒性和环境兼容性优势，在智能涂层（graphene/polymer复合体系）中展现广阔应用前景。

　　

镧系盐的绿色腐蚀防护革命

Cerium salts as corrosion inhibitors

作为镧系元素中最丰富的成员，铈（Ce）凭借其独特的Ce³⁺/Ce⁴⁺氧化还原电对，在金属表面动态形成致密的CeO₂和Ce(OH)₃钝化膜。实验表明，3.5% NaCl环境中对低碳钢的腐蚀抑制效率高达98.9%。其机理在于Ce⁴⁺优先在阴极区还原沉积，而Ce³⁺通过pH触发的羟基化反应生成保护层，这种"自修复"特性使其在航空航天铝合金防护中表现突出。

Lanthanide-based multifunctional and hybrid coatings

镧系盐与石墨烯、聚苯胺（PANI）等材料复合时产生协同效应。例如，Sm³⁺掺杂的溶胶-凝胶涂层可使API 5L X70钢的阴极剥离率降低78%。Eu³⁺/Tb³⁺的荧光特性还能实现腐蚀进程可视化监测。值得注意的是，CeO₂-环氧树脂体系在划痕处会因局部pH变化引发Ce³⁺原位沉淀，实现"智能"损伤修复。

Synergistic effect of lanthanum salts

镧（La）与钼酸盐的复配体系展现出1+1>2的效果——La³⁺加速MoO₄^2-在Fe表面的吸附，形成La₂(MoO₄)₃复合膜。在镁合金AZ31上，这种组合使点蚀密度降低96%。理论计算揭示，La的4f空轨道能有效捕获腐蚀介质的电子，而Gd³⁺的4f⁷半满结构则赋予涂层额外的电磁屏蔽性能。

挑战与未来展望

尽管镧系盐成本高于传统抑制剂，但其生命周期评估（LCA）显示环境效益显著。当前研究瓶颈在于精准控制RE(OH)_x结晶度——过于致密的膜层会阻碍自修复物质的扩散。人工智能预测模型显示，Pr³⁺/Nd³⁺组合在海水环境中可能突破99%抑制效率，这为下一代海洋工程材料开发指明方向。

Conclusions

• CeO₂钝化膜的动态形成机制使其成为铝/镁合金防护的首选

• Sm³⁺基涂层在管道钢领域展示出87.9%-92%的保护效率

• 镧系盐-生物聚合物（如壳聚糖）复合体系兼具抗菌/防腐双功能

• 需开发针对RE³⁺缓释速率的原位监测技术