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钢铁材料广泛应用于工业生产中,如反应器、管道、锅炉等。酸洗又是工业生产中的重要环节,当钢铁材料浸入到酸洗液中时,很容易发生腐蚀。因此,腐蚀就成为一个极其严重的问题。目前,添加缓蚀剂是抑制钢铁材料腐蚀的一种简单有效的方法。本文利用黄果兰叶作为酸洗缓蚀剂的原料,采用自腐蚀电位–时间曲线、极化曲线方法研究了不同浓度黄果兰叶提取物对钢铁材料腐蚀行为的影响;通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)初步确定了黄果兰叶提取物的有效缓蚀成分;应用扫描电子显微镜(SEM)表征了钢铁材料在有无缓蚀剂的盐酸酸洗液中的腐蚀形貌;最后运用量子化学方法探讨了缓蚀性能与分子结构之间的关系。结果表明:黄果兰叶提取物作为一种混合型缓蚀剂,对钢铁材料具有较好的缓蚀效果,当添加量为0.442g/L时,缓蚀效率可达到80%以上,并且随着缓蚀剂浓度的增加及温度的升高,缓蚀效率逐渐增大;缓蚀剂分子在钢铁材料表面的吸附属于物理吸附,遵循Langmuir单分子层吸附模型,是一个吸热、熵增的自发过程,并且改变了钢铁材料腐蚀过程的表观活化能。黄果兰叶提取物中包含氧原子和氮原子等缓蚀功能性基团(–COOH、O–H、C=O、N–H、C–N、C–O),另外黄果兰叶提取物中包含的环氧基团和苯环也具有一般缓蚀剂的结构,这些有效成分在钢铁材料表面形成一层致密、均匀的保护膜,有效地抑制了酸对钢铁材料的腐蚀。结合文献及傅里叶变换红外光谱分析初步推断黄果兰叶提取物中包含抗坏血酸(AA)、十八烷酸(OA)、对羟基苯甲酸(p-HA)、鹅掌楸碱(liriodendrin)四种主要有效缓蚀成分。其中,AA分子的最高占据轨道(HOMO)分布主要位于内酯核周围;线性分子OA的分子轨道主要集中在杂原子O上,平面结构分子p-HA和liriodendrin的最低空轨道和最高占据轨道都离域于苯环和杂原子,苯环平面和杂原子既是亲电又是亲核反应吸附位;鹅掌揪碱(liriodendrin)的最低空轨道能量(ELOMO)及分子的能级间隙(ΔE)最小,偶极矩()、极化率〈α〉及分子体积(MV)都比较大,并且结构最接近平面,因此,liriodendrin对钢铁材料的缓蚀效果最好。