通过洛伦兹显微镜研究发现，在室温下，(Fe,Cr)2B体系中铬（Cr）浓度与磁性结构形成之间存在相关性

《Materials Advances》：Correlation between Cr concentration and magnetic texture formation in (Fe,Cr) 2B system at room temperature as revealed by Lorentz microscopy

聚氨基盐作为碳钢在1.0M HCl中的高效缓蚀剂，通过电化学和重量分析法验证其97%以上抑制率，结合SEM、Langmuir等温模型及RSM优化，DFT和MD模拟揭示其吸附机制与电子转移机理。

　　本研究围绕一种经济且环保的聚氨基盐，即1,1-(乙二氨基)二(3-氯-2-丙醇)（以下简称“聚氨基盐”），探讨其作为碳钢（C-steel）在1.0 M盐酸溶液中的防腐蚀剂的性能。研究结合了实验方法与理论分析，通过调整关键变量如抑制剂浓度、浴液温度和暴露时间，评估了该聚合物在不同条件下的防腐蚀效果。研究方法涵盖了电化学技术、重力分析、扫描电子显微镜（SEM）和视觉检查，同时借助响应面建模（RSM）优化了其防腐蚀性能，使用密度泛函理论（DFT）和分子动力学（MD）模拟揭示了其分子反应机制和吸附行为。研究结果表明，这种聚氨基盐能够有效抑制碳钢在酸性环境中的腐蚀，其抑制效率超过97%，显示出极高的应用潜力。

碳钢因其成本低廉且具备良好的物理和化学性能，在众多工业领域中被广泛应用。例如，它常用于化学反应器、热交换器、锅炉、储罐等设备中。然而，由于腐蚀现象的存在，碳钢的使用寿命和性能受到严重威胁。腐蚀不仅会降低设备的结构完整性，还会增加维护成本，甚至引发安全事故。因此，寻找高效、环保的防腐蚀剂成为工业界和学术界的重要研究方向。在众多防腐蚀技术中，使用有机化合物作为抑制剂是一种常见方法，其原理在于这些化合物能够通过吸附在金属表面，形成保护屏障，从而减缓或阻止腐蚀过程。而其中，聚合物因其独特的分子结构、较高的表面积、良好的柔性和粘性，被认为比非聚合物化合物更具优势。

在选择适合的聚合物作为防腐蚀剂时，环保性和经济性是重要的考量因素。尽管已有许多阳离子型的防腐蚀剂被开发出来，如表面活性剂、聚胺类抑制剂、季铵盐和咪唑啉衍生物，但它们的性能往往受到环境因素、高温以及在腐蚀性介质中的耐久性等限制。因此，本研究提出了一种新的阳离子型抑制剂，即聚氨基盐，其性能不仅优于传统抑制剂，而且具有良好的环保特性。这种聚合物通过化学反应将氯化环氧乙烷（如环氧氯丙烷）与乙二胺结合，形成具有阳离子特性的结构，从而在金属表面产生较强的吸附能力。

本研究采用的聚氨基盐是一种独特的抑制剂家族，其特点在于含有直接嵌入聚合物骨架的氮杂环丙烷基团。这种结构使得聚氨基盐与传统聚合物抑制剂在功能和性能上存在显著差异。由于其阳离子特性，这种聚合物在金属表面能够形成较强的静电相互作用，从而增强吸附效果，并促进保护膜的形成。这种保护膜不仅能够有效阻止腐蚀介质与金属表面的接触，还能通过化学键的形成提高其稳定性。因此，这种聚合物的结构设计有助于提高其防腐蚀性能，包括吸附能力、长期稳定性和水溶性。

研究采用了重力分析和电化学方法来评估碳钢在1.0 M盐酸溶液中的腐蚀行为。重力分析用于测定金属在腐蚀环境中的重量损失，从而评估防腐蚀剂的抑制效果。电化学方法则通过测量电位、电流密度等参数，分析腐蚀过程的动力学特性。此外，扫描电子显微镜（SEM）和视觉检查用于观察金属表面的形态变化，以进一步理解防腐蚀剂对金属表面的保护作用。研究还通过吸附等温模型分析了聚合物在金属表面的吸附行为，揭示了其在不同浓度和时间条件下的吸附规律。

为了进一步提高研究的准确性，实验数据被通过响应面建模（RSM）进行优化和验证。RSM是一种统计方法，能够通过系统地调整关键变量，找到最佳的实验条件，从而提高防腐蚀剂的性能。同时，研究还结合了DFT计算和MD模拟，以揭示其分子反应机制和吸附行为。DFT计算用于分析聚合物在酸性环境中的电子结构变化，从而评估其电子转移能力和吸附能力。MD模拟则用于研究聚合物在金属表面的吸附行为，揭示其在不同条件下的分子排列和相互作用。

研究结果表明，该聚氨基盐在1.0 M盐酸溶液中对碳钢的腐蚀抑制效率超过97%。这种高效率的抑制效果主要归因于其在金属表面的吸附能力，以及形成的保护膜对腐蚀过程的阻隔作用。通过DFT计算，研究发现该聚合物在酸性环境中的电子结构发生了显著变化，其能量间隙减少，同时其偶极矩增加，从而增强了电子转移能力和吸附能力。此外，MD模拟表明，当该聚合物在酸性条件下被质子化后，其在Fe(100)表面的吸附行为呈现出平行排列，这种排列方式有助于提高其在金属表面的吸附强度和稳定性。

本研究的创新点在于，将实验方法与理论分析相结合，以全面理解聚氨基盐作为防腐蚀剂的性能。通过重力分析和电化学方法，研究揭示了该聚合物在不同浓度和时间条件下的抑制效果。同时，通过吸附等温模型，研究分析了其在金属表面的吸附行为，并进一步通过RSM优化了实验条件。此外，DFT和MD模拟提供了分子层面的解释，揭示了该聚合物在酸性环境中的反应机制和吸附行为。这种综合性的研究方法不仅提高了研究的准确性，也为未来开发更高效的防腐蚀剂提供了理论依据。

研究还强调了该聚氨基盐的环保特性。在当前工业界对环保要求日益提高的背景下，开发低毒、可降解的防腐蚀剂成为重要趋势。本研究的聚氨基盐在合成过程中采用了环保友好的方法，同时其在使用过程中表现出较低的环境影响。此外，其经济性也得到了验证，这使得其在实际应用中更具可行性。研究结果表明，该聚合物不仅能够有效抑制碳钢的腐蚀，而且在成本和环保性方面也具备优势，因此具有广泛的应用前景。

本研究的结论表明，这种聚氨基盐是一种高效、环保的碳钢防腐蚀剂。其抑制效率超过97%，显示出极高的应用价值。同时，研究还强调了该聚合物在不同实验条件下的性能稳定性，以及其在酸性环境中的反应机制。这些发现不仅有助于理解聚氨基盐作为防腐蚀剂的性能，也为未来开发更高效的防腐蚀材料提供了参考。此外，研究还指出，该聚合物的结构设计和吸附行为是其高性能的关键因素，因此在未来的材料设计中可以借鉴其结构特点。

综上所述，本研究通过实验和理论分析相结合的方式，全面评估了聚氨基盐作为碳钢防腐蚀剂的性能。研究结果表明，该聚合物在1.0 M盐酸溶液中对碳钢的腐蚀抑制效率超过97%，显示出其在工业应用中的巨大潜力。同时，研究还揭示了该聚合物在不同条件下的吸附行为和反应机制，为其在实际应用中的优化提供了理论支持。这些发现不仅有助于理解聚氨基盐作为防腐蚀剂的作用机制，也为未来开发更高效的防腐蚀材料提供了重要参考。