溴化苄基三苯基磷作为铝在酸性环境中高效绿色缓蚀剂的多维研究

本研究针对铝及铝合金在酸性环境中的腐蚀问题，创新性地采用溴化苄基三苯基磷（BTPB）作为缓蚀剂，通过电化学阻抗谱（EIS）、动电位极化（PDP）和量子化学计算等多技术联用，证实其在0.5 M HCl中最高缓蚀效率达95.95%，且高温稳定性优异。该工作为开发环境友好型缓蚀剂提供了新思路，对工业防腐领域具有重要应用价值。

　　

铝作为全球第二大金属材料，因其轻质、高强度和优异的导电性被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。然而在酸性环境中，铝表面保护性氧化层易被破坏，导致严重腐蚀。传统有机缓蚀剂存在毒性高、成本昂贵等问题，而植物提取物则面临提取工艺复杂、效率不稳定的瓶颈。如何开发高效环保的新型缓蚀剂，成为当前材料防护领域的重要挑战。

针对这一难题，来自中国的研究团队在《Journal of Ionic Liquids》发表最新研究成果，系统评估了溴化苄基三苯基磷（BTPB）对6106铝合金在0.5 M HCl溶液中的缓蚀性能。研究通过失重法、电化学测试结合表面表征技术，发现BTPB在308 K时缓蚀效率高达95.95%，且其吸附行为符合Langmuir模型。理论计算进一步揭示磷原子和苯环的协同作用机制，为设计高性能离子液体缓蚀剂提供了理论依据。

关键技术方法包括：1）采用三电极体系进行电化学阻抗谱（EIS）和动电位极化（PDP）测试；2）利用扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）分析表面形貌；3）基于密度泛函理论（DFT）计算分子反应活性位点；4）通过Fukui指数预测电子转移路径。实验选用市售6106铝合金，其成分为Si 0.3-0.7%、Mg 0.35-0.8%。

研究结果方面：

1. 失重测量显示BTPB缓蚀效率随浓度增加而提升，10^-2
   M时在308 K达到峰值95.95%，且高温下仍保持90%以上效率，打破传统抑制剂高温失效的局限。
2. 电化学分析证实BTPB属混合型抑制剂，腐蚀电流密度从29.02 mA/cm²
   降至0.4322 mA/cm²
   ，电荷转移电阻（R_ct
   ）最高提升75倍。
3. 表面表征发现BTPB处理后的铝表面粗糙度（RMS）从141.3 nm降至32.7 nm，EDX谱中碳含量从9.8%增至33.06%，证实形成致密保护膜。
4. 量子化学计算显示BTPB具有低能隙（5.11 eV）和高电负性（χ=6.93 eV），磷原子（f_k
   ^-
   =0.236）成为关键吸附位点。

结论部分指出，BTPB通过苯环π电子供体和磷原子受体的协同作用，在铝表面形成稳定的配位键和静电吸附层。其独特的分子结构实现温度不敏感性，突破传统抑制剂的热稳定性瓶颈。该研究不仅为酸性环境铝腐蚀防护提供了新型解决方案，更建立了离子液体分子设计与缓蚀性能的构效关系模型，对推动绿色防腐技术发展具有重要意义。