吲哚染料D149的腐蚀抑制电位：密度泛函理论（DFT）与蒙特卡洛模拟研究

《Surface and Interface Analysis》：Corrosion Inhibition Potential of Indoline Dyes D149: A DFT and Monte Carlo Simulation Study

Indoline D149作为高效光电材料，通过多尺度模拟揭示了其高极性、窄带隙及表面强吸附特性，在金属催化剂表面表现出显著的电荷转移和腐蚀抑制效果。

　　

摘要

基于吲哚的染料因其合成方法简单、摩尔吸收系数高以及光子到电流的转换效率高，已成为染料敏化太阳能电池（DSSCs）中极具前景的材料。其中，Indoline D149因其显著的光电和表面相互作用特性而脱颖而出。在本研究中，我们首次利用密度泛函理论（DFT）、时依赖DFT（TD-DFT）和蒙特卡罗模拟全面研究了Indoline D149的结构、电子性质和吸附特性。通过B3LYP/6-311?+?G(d,p)理论水平，在不同介质（气相、水、DMSO和乙醇）中获得了优化的几何结构和电子参数。研究结果表明，D149在水中的偶极矩较高（约为12.44?D），具有很强的电子给体和受体能力，且HOMO–LUMO能隙较窄（约为2.41?eV），这表明其具有较高的反应性和稳定性。前线轨道分析、分子静电势（MEP）、电子局域化函数（ELF）和减少密度梯度（RDG）图谱揭示了适合与金属表面相互作用的活性位点。Fukui函数分析和分子中的原子量子理论（QTAIM）进一步证实了分子内存在亲电和亲核反应中心。在酸性环境下对Fe(110)和Cu(111)表面的蒙特卡罗模拟显示，D149具有良好的吸附构型以及显著的电荷转移能力，表明其具有很强的抑制腐蚀效果。这些结果支持D149作为光活性材料和潜在的环保型腐蚀抑制剂在工业应用中的双重作用。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。