吡咯衍生物作为高效缓蚀剂对N80钢的协同防护机制：实验性能与分子模拟研究

本文推荐：该研究通过绿色化学法合成两种吡咯衍生物MPTP和CPTP，在15% HCl溶液中对N80钢(NS)展现出卓越缓蚀性能（303K时效率分别达98.1%/96.4%）。结合失重法、电化学测试（EIS/PDP）、表面分析（FESEM/AFM/XPS）和分子模拟（DFT/Monte Carlo），揭示了其混合型缓蚀机理和Langmuir吸附等温线特征，为石油工业酸性环境金属防护提供新型解决方案。

　　

Highlight

两种新型吡咯衍生物MPTP（含甲氧基）和CPTP（含氯基）在15% HCl中对N80钢展现出温度依赖性缓蚀性能：303K时250ppm浓度下效率分别高达98.1%和96.4%，333K时仍保持83.02%和74.3%效率。分子结构差异导致电子效应不同——MPTP的供电子甲氧基增强金属吸附，而CPTP的吸电子氯基则通过空间位阻发挥作用。

Corrosion Experiments

腐蚀实验采用成分(wt%)为C 0.31、Mn 0.92的N80钢，经320-1200目砂纸逐级抛光后，通过失重法（暴露时间6h）、电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化(PDP)进行评价。测试体系包含三电极系统：NS工作电极、Pt对电极和饱和甘汞参比电极(SCE)，扫描速率1mV/s。

Gravimetric Analysis

重量分析显示缓蚀效率随浓度(50-300ppm)升高而增加，但随温度(303-333K)上升而降低。腐蚀速率(CR)计算公式中ρ为钢密度7.87g/cm³，θ值表明MPTP表面覆盖率始终高于CPTP。吸附自由能ΔG_ads负值证实其为自发化学吸附过程。

Conclusions

这些"分子盾牌"通过混合吸附机制（物理+化学）在钢表面形成纳米级保护膜，FESEM显示未处理样品表面存在深度>50μm蚀坑，而含抑制剂样品仅见<5μm微孔。分子动力学模拟揭示MPTP吸附能(-342kJ/mol)显著优于CPTP(-298kJ/mol)，与其更优缓蚀性能相符。