Ficus elastica叶提取物作为绿色缓蚀剂在酸性介质中对C1020碳钢的协同抗氧化与防腐机制研究

本研究针对传统合成缓蚀剂的环境毒性问题，创新性地采用Ficus elastica叶提取物(FEE)作为绿色缓蚀剂，通过电化学测试(OCP/EIS/极化曲线)结合表面分析技术(FT-IR/SEM-EDS/WLI)，证实其在1 M HCl中对C1020低碳钢具有82%抑制效率(300 ppm)，同时展现优异抗氧化性能(DPPH IC50=23.99 μg/mL)，为工业酸洗工艺提供了环保解决方案。

　　

在工业领域，低碳钢如C1020因其优异的机械性能和成本效益被广泛应用于管道、航空航天等领域，但其在酸洗过程中面临严重腐蚀问题。传统合成缓蚀剂虽有效却存在环境毒性，这促使科学家转向植物提取物研究。Ficus elastica（橡胶树）作为热带药用植物，其叶片富含多酚、生物碱等活性成分，前期研究显示其提取物具有显著抗氧化特性（DPPH IC₅₀ 25.30 μg/mL），但尚未有关于其缓蚀性能的系统研究。

来自阿尔及利亚斯基克达地区的研究团队通过乙醇提取Ficus elastica叶片，采用电化学测试（开路电位OCP、动电位极化、电化学阻抗谱EIS）结合表面形貌分析（白光干涉仪WLI、扫描电镜SEM-EDS）等方法，系统评估了该提取物在1 M HCl中对C1020钢的缓蚀性能。研究同时通过DPPH和FRAP实验测定其抗氧化活性，并利用FT-IR和紫外光谱分析活性成分。

Phytochemical screening and antioxidant activity
植物化学筛查发现FEE含黄酮类、生物碱、单宁等关键代谢物，其中黄酮含量最高（3.12 mg QE/g）。抗氧化实验显示其DPPH自由基清除能力（IC₅₀ 23.99 μg/mL）优于维生素C，FRAP测试EC₅₀为25.67 μg/mL，证实其强电子供给能力与金属离子螯合潜力。

Electrochemical behavior
电化学测试表明，300 ppm FEE可使腐蚀电流密度从1.25 mA/cm²降至0.22 mA/cm²，缓蚀率达82%。极化曲线显示阴极和阳极Tafel斜率同步改变，证实其为混合型抑制剂。EIS数据拟合出最大电荷转移电阻（R_ct）达312 Ω·cm²，说明吸附膜有效阻碍电荷转移。

Surface characterization
WLI三维形貌显示未处理样品表面粗糙度（R_a）达4.32 μm，而FEE处理组降至0.87 μm。SEM-EDS检测到C/O元素比从0.38升至1.25，证实有机膜覆盖。FT-IR在金属表面检测到C=O（1640 cm^-1）和N-H（3420 cm^-1）特征峰，揭示化学吸附机制。

Conclusion
该研究首次证实Ficus elastica叶提取物通过Langmuir单分子层吸附（ΔG_ads=-34.5 kJ/mol）形成保护膜，其含有的黄酮苷和生物碱通过配位键与Fe²⁺结合，同时清除腐蚀介质的活性氧。该成果发表于《Materials Today Communications》，为开发兼具抗氧化-缓蚀双功能的植物基材料提供了新思路，特别适用于需要长期酸暴露的油气管道维护领域。