过期磷酸氯喹对304L不锈钢在盐酸溶液中腐蚀抑制性能的评估：实验与计算研究

本研究针对工业酸洗过程中304L不锈钢在1 M HCl中的腐蚀问题，创新性地利用过期磷酸氯喹(CLQ)作为抑制剂，通过失重法、电化学测试(PDP)、表面分析(SEM/EDS/3D轮廓仪/FTIR)和密度泛函理论(DFT)计算，证实CLQ在1 g/L浓度下抑制效率达91%以上，且温度升高促进其分子扩散形成混合型保护层。该研究为医药废物资源化利用提供了环保解决方案。

　　

在工业酸洗和石油化工领域，金属设备在强酸环境中的腐蚀一直是困扰行业发展的难题。传统缓蚀剂往往成本高昂或存在环境毒性，而全球每年产生的过期药物处理问题同样亟待解决。如何将医药废弃物转化为有价值的工业原料，成为跨学科研究的新方向。近期发表在《Sustainable Chemistry for the Environment》的研究，通过多学科交叉方法探索了过期抗疟药物磷酸氯喹(CLQ)的新用途。

研究团队采用失重法、动电位极化(PDP)、电化学阻抗谱(EIS)等经典腐蚀测试方法，结合扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、三维轮廓仪和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表面表征技术，系统评估了CLQ在1 M HCl中对304L不锈钢的防护效果。计算化学方面运用密度泛函理论(DFT)分析了分子轨道(HOMO/LUMO)和分子静电势(MEP)。所有实验均在25-45°C温度范围内进行，模拟实际工业条件。

浓度依赖性抑制效率
失重实验显示CLQ的抑制效率随浓度增加而提升，1 g/L时达到91.2%，表明其分子能有效覆盖金属表面。温度升高至45°C时效率增至93.7%，打破常规缓蚀剂的热稳定性局限。

混合型抑制机制
PDP曲线表明CLQ同时影响阳极金属溶解和阴极氢析出反应，塔菲尔斜率变化证实其为混合型抑制剂。EIS数据显示电荷转移电阻随CLQ浓度增加而增大，双电层电容降低，说明吸附层阻碍了电荷转移。

表面保护层表征
SEM显示CLQ处理后的样品表面平整度显著改善，EDS检测到氮元素信号证实分子吸附。3D轮廓仪测得表面粗糙度(Ra)从空白组的2.14 μm降至0.89 μm。FTIR在1700 cm^-1
处发现C=O特征峰，验证了CLQ分子在金属表面的化学吸附。

量子化学解析吸附机理
DFT计算揭示CLQ的芳香环(HOMO=-5.43 eV)和胺基(LUMO=-1.12 eV)是主要活性位点。MEP图显示苯环区域具有最高电子云密度(-0.25 e)，优先与Fe²⁺
形成配位键，支持化学吸附主导的混合机制。

该研究不仅证实过期CLQ可作为高效环保缓蚀剂，更建立了药物分子结构与金属防护性能的构效关系。其创新性体现在三个方面：首次系统评估抗疟药物的腐蚀抑制性能；发现温度正效应这一反常现象；通过计算化学阐明吸附位点作用机制。从实践角度看，每吨工业酸洗液添加1 kg CLQ即可达到90%以上保护率，按全球每年消耗200万吨酸洗液计算，可转化处理数千吨过期药品。这种"以废治废"的策略为医药-化工交叉领域的可持续发展提供了范式，同时缓解了药物废弃物处理压力，具有显著的经济和环境效益。未来研究可进一步探索其他过期药物的类似应用，扩大绿色缓蚀剂的选择范围。