重庆大学张胜涛教授Corros. Sci.：银杏叶提取剂——X70钢在盐酸中的有效缓蚀剂

【引言】

金属的腐蚀防护是关乎国计民生的重大战略，而缓蚀剂技术由于具有良好的效果和较高的经济效益，已成为防腐蚀技术中应用最广泛的方法之一。进入21世纪，从环境保护的角度来看，可持续发展战略已成为各国的共识，“绿色”缓蚀剂是未来的重要发展方向。其中，从天然植物中提取出的植物型缓蚀剂具有成本低、来源广、低毒或无毒、直接排放不会污染环境等优点，是一种绿色环保型缓蚀剂，因此引起了国内外学者的广泛关注。

【成果简介】

近日，重庆大学张胜涛教授课题组强玉杰博士收集校园里的银杏落叶，用简单的索氏提取器成功获得提取物，实验证明该提取物可以作为X70钢在盐酸溶液中的有效缓蚀剂。强玉杰首先利用一系列全面的电化学测试研究了该提取物在不同温度下对盐酸溶液中X70钢的腐蚀抑制作用，并用形貌表征、组成分析、等温吸附模型、量子化学计算等方法阐明了其作用机制。该成果以“Evaluation of Ginkgo leaf extract as an eco-friendly corrosion inhibitor of X70 steel in HCl solution”为题发表在腐蚀领域顶级期刊Corrosion Science上。

【图文导读】

图1：银杏叶提取剂中的几种主要组成部分

图2：银杏叶提取剂的红外测试

图3：X70钢分别在不同温度下含有不同浓度的提取剂的1 M HCl溶液中的交流阻抗测试

(a) 298 K, (b) 308 K, (c) 318 K.

图4：不同温度下X70钢在1 M HCl溶液及含有该提取剂的1 M HCl溶液中浸泡后的形貌表征

(a)298 K 时，1 M 盐酸溶液中1小时，(b) 308 K 时，1 M 盐酸溶液中1小时，(c) 318 K时, 1 M 盐酸溶液中1小时，(d ) 298 K 时，含有200mg/L 提取剂的1 M 盐酸溶液中1小时, (e) 308 K 时，含有200mg/L 提取剂的1 M 盐酸溶液中1小时, (f) 318 K 时，含有200mg/L 提取剂的1 M 盐酸溶液中1小时。

图5：与图4中相对应的平均粗糙度

图6：银杏叶提取剂在不同温度下在X70钢表面的朗格缪尔吸附模型

(a)4-FIA, (b) 4-CIA, (c) 4-BIA.

图7：X70钢在含有200mg/L提取剂的1 M盐酸溶液中的零电荷电位测试

图8：银杏叶提取剂主要成分的优化结构及轨道密度分布

图9：银杏叶提取剂主要成分的静电势图

【小结】

本研究实验结果表明，银杏叶提取剂可以通过在X70钢表面形成一层致密的吸附膜，从而有效抑制X70钢在盐酸中的腐蚀。该缓蚀剂属于混合型缓蚀剂，随着浓度增加，其缓蚀效率增加。重要的是，该提取剂在较高的温度范围内仍保持极高的缓蚀效率。不同温度下，该缓蚀剂在钢表面的吸附都符合朗格缪尔吸附模型，且是由化学吸附和物理吸附共同作用。量子化学计算可以得出该提取剂主要是通过其主要有机物成分中的苯环，N-杂环及一些官能团牢固地吸附在金属表面。理论计算很好地验证了实验结果并为设计和开发新型植物提取剂作为有效的金属缓蚀剂提供了理论指导。

文章链接：Evaluation of Ginkgo leaf extract as an eco-friendly corrosion inhibitor of X70 steel in HCl solution (Corros. Sci., 2018, https://doi.org/10.1016/j.corsci.2018.01.008)

本文由重庆大学化学化工学院张向陈李团队供稿。

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