稀土2-羟基苯乙酸配位聚合物的合成、结构表征及缓蚀性能研究

为解决传统铬酸盐缓蚀剂毒性高的问题，研究人员开展稀土2-羟基苯乙酸配位聚合物（RE-2hpa）的合成与缓蚀性能研究。通过单晶X射线衍射（XRD）和热重分析（TGA）等技术，发现三种不同晶体结构，其中Gd化合物（4）缓蚀效率最高达57%。该研究为开发环保型缓蚀剂提供了新思路。

　　

金属腐蚀是工业领域长期存在的难题，传统铬酸盐缓蚀剂虽高效但具有强毒性，亟需开发环保替代品。稀土（RE）羧酸盐因其独特的配位结构和双相缓蚀机制（同时抑制阳极和阴极反应）成为研究热点。然而，配体结构对缓蚀性能的影响机制尚不明确，特别是羟基在苯环上的位置效应缺乏系统研究。为此，国外研究团队在《Inorganic and Nuclear Chemistry Letters》发表论文，通过设计稀土2-羟基苯乙酸（2hpa）配位聚合物，揭示了配体结构与缓蚀性能的构效关系。

研究采用盐复分解反应合成8种RE-2hpa配合物，通过单晶X射线衍射（XRD）解析晶体结构，结合红外光谱（IR）和热重分析（TGA）表征化学组成，并利用失重法评价缓蚀效率。

2.1. 合成与表征
通过Na(2hpa)与稀土硝酸盐/氯化物的水乙醇溶液反应，获得三种晶体结构类型：[La(2hpa)₃(H₂O)₂]_n（1）为单核10配位结构，{[RE₂(2hpa)₆(H₂O)₄]?3.5H₂O}_n（RE=Ce/Nd，2-3）和{[RE₂(2hpa)₆(H₂O)₂]·3H₂O}_n（RE=Gd-Yb，4-8）为双核结构。IR显示所有羧酸盐均以桥联/螯合模式配位（Δν_as-s<164 cm^?1），TGA证实其二阶段失重对应配体酮化（25-34%）。

2.2. 晶体结构
La配合物（1）形成一维链状聚合物，含螯合（κ(O,O′)）和桥联（μ-1κ(O):2κ(O,O′)）两种配位模式。Ce/Nd配合物（2-3）中相邻金属离子通过双桥氧连接（Nd…Nd间距4.31 ?），而Gd-Yb配合物（4-8）呈现9配位三棱柱几何，含syn-syn桥联模式。值得注意的是，2-OH未参与配位，仅通过氢键稳定结构。

2.3. 缓蚀性能
失重实验表明，Gd配合物（4）在0.01 M NaCl中对低碳钢的缓蚀效率最高（57%），优于Ce配合物（24%）和参比物[Ce(salH)₃(H₂O)]_n（48%）。但整体性能低于4-羟基苯乙酸类似物，证实对位羟基（p-OH）更具缓蚀优势。

该研究系统阐明了2-羟基苯乙酸配位聚合物的结构多样性，揭示了配位模式与缓蚀性能的关联。尽管2-OH未直接参与配位，但其引入仍能提升部分配合物的缓蚀效率（如La/Gd），为设计非毒性缓蚀剂提供了重要参考。未来可进一步优化配体取代基位置，结合电化学测试深入探究缓蚀机制。