磷酸盐衍生物K2SrP2O7在盐酸环境中对碳钢腐蚀抑制性能的机理研究及高效防护应用

本研究针对碳钢(C/stl)在1?M HCl环境中的严重腐蚀问题，通过合成无机磷酸盐K2SrP2O7并综合运用电化学测试(PDP/EIS)、表面分析(SEM/EDX)和理论计算(DFT/MD)，揭示该化合物作为混合型抑制剂在10?3?M浓度下可达97.2%抑制效率，其通过Langmuir等温线化学吸附形成保护层，为开发绿色高效金属防护材料提供新策略。

　　

在工业生产和能源设施中，碳钢因成本低廉、机械性能优异而被广泛应用，但其在酸性环境尤其是盐酸介质中极易发生腐蚀，造成巨大的经济损失和安全隐患。传统防护方法如有机涂层或铬酸盐抑制剂虽有效，却面临环境污染和健康风险等问题。因此，开发高效、环保的新型无机腐蚀抑制剂成为材料科学领域的重要课题。磷酸盐化合物因其结构可调性、低毒性和多功能性备受关注，但关于双磷酸盐K₂SrP₂O₇的腐蚀抑制机制尚未系统研究。

针对这一科学问题，摩洛哥研究团队通过多尺度研究方法，揭示了K₂SrP₂O₇在1?M HCl中对碳钢的卓越保护作用。研究采用电化学测试（动电位极化PDP和电化学阻抗谱EIS）量化抑制性能，结合表面形貌分析（扫描电镜SEM和能谱EDX）表征保护层形成，并借助理论计算（密度泛函理论DFT和分子动力学MD）阐明吸附机制。实验选用成分明确的碳钢样品（含0.37%C等），在303?K温度梯度下测试不同浓度抑制剂效果。

Potentiodynamic polarization characterization
极化曲线显示K₂SrP₂O₇能同时抑制阴阳极反应，但阴极抑制作用更显著，尤其在低浓度时。该化合物被归类为混合型抑制剂，其抑制效率随浓度升高而增强，10^?3?M时达到峰值97.2%。

Materials preparation
研究通过精确控制碳钢表面处理工艺（180-1200目砂纸逐级抛光），确保实验一致性。抑制剂浓度梯度设置科学，涵盖从低到高多个数量级，全面评估剂量效应。

Conclusion
关键发现包括：1) K₂SrP₂O₇通过化学吸附遵循Langmuir等温线模型形成单分子保护层；2) 表面分析证实抑制剂分子在钢表面形成致密吸附层；3) 理论计算揭示分子活性位点与金属表面的电子转移机制。该研究不仅证实双磷酸盐作为绿色抑制剂的可行性，更通过实验-理论相结合的方法为新型防护材料设计提供了范式。

这项发表于《Inorganic Chemistry Communications》的工作具有双重意义：在应用层面，K₂SrP₂O₇的高效性（97.2%）和混合抑制特性使其可直接用于酸洗、石油化工等场景；在科学层面，多尺度研究方法为理解无机抑制剂构效关系建立了新框架。研究者N. Elouhabi等通过跨学科合作，推动了腐蚀科学向精准设计和环境友好方向的发展。