茶籽壳衍生碳点对冷轧钢在三氯乙酸溶液中的腐蚀抑制性能深度研究

本研究针对冷轧钢(CRS)在三氯乙酸(Cl3CCOOH)腐蚀环境中的防护难题，创新性地采用茶籽壳(COS)为原料，通过超声处理(UTCDs)和水热合成(HSCDs)两种方法制备碳点抑制剂。研究发现HSCDs在低剂量(300 mg L?1)下即可实现91.6%的腐蚀抑制率，其优异的荧光特性、多重保护机制（物理屏障形成、氧化物还原等）及环境友好特性，为绿色高效金属防护材料的开发提供了新策略。该成果发表于《Journal of Materials Science》，推动了农业废弃物高值化利用与可持续腐蚀控制技术的发展。

　　

金属材料在工业应用中常面临严峻的腐蚀挑战，尤其是冷轧钢(CRS)这类高精度材料，其表面腐蚀会直接导致设备寿命缩短和安全事故。传统酸洗工艺使用的无机酸（如HCl、H₂SO₄）虽有效但污染严重，而三氯乙酸(Cl₃CCOOH)虽能避免有害气体排放，其强腐蚀性仍需高效抑制剂调控。当前植物源抑制剂虽环保，但存在提取工艺复杂、活性成分不稳定的问题。与此同时，全球每年产生大量茶籽壳(COS)废弃物，传统焚烧处理方式造成严重环境负担。如何将农业废弃物转化为高性能防腐材料，成为兼顾资源循环与工业需求的关键科学问题。

云南某研究团队在《Journal of Materials Science》发表的研究中，首次通过超声处理和水热合成法将COS转化为两种碳点(UTCDs和HSCDs)，系统比较了它们在CRS防腐中的性能差异。研究采用荧光光谱(PL)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等技术表征材料特性，结合电化学测试、原子力显微镜(AFM)等手段分析防腐机制。

材料制备与表征
超声处理法(UTCDs)通过60°C温和条件保留生物活性成分，而水热法(HSCDs)在高温高压下获得更高结晶度的碳点。TEM显示HSCDs粒径分布均匀(2-5 nm)，且无聚集导致的荧光猝灭现象；XPS证实其表面富含含氧官能团，为金属吸附提供活性位点。

防腐性能对比
在300 mg L^?1浓度下，HSCDs抑制效率达91.6%，远超UTCDs(需900 mg L^?1)。三维荧光光谱揭示HSCDs具有更强的荧光发射，这与防腐性能正相关。电化学阻抗谱(EIS)显示HSCDs使电荷转移电阻提升3倍，显著阻滞阴极氧还原反应。

作用机制解析
CLSM和SEM-EDS证实HSCDs能在CRS表面形成致密吸附膜，其多重保护机制包括：①物理屏障阻隔腐蚀介质；②表面官能团(-COOH,-OH)与Fe原子配位；③消耗介质中的C、O原子降低腐蚀速率。理论计算进一步表明，HSCDs的LUMO轨道能级更低，更易与金属空轨道结合。

该研究不仅证实农业废弃物衍生碳点的工业应用潜力，更通过合成方法优化（水热法优于超声法）解决了传统植物抑制剂剂量大、效果差的瓶颈。HSCDs的低用量高效特性(仅为UTCDs剂量的1/3)大幅降低了使用成本，其全流程水基合成工艺完全符合绿色化学原则。研究为碳中和背景下金属防护材料的开发提供了范式——既实现"以废治腐"的资源循环，又通过结构精准调控提升性能，对推动装备制造业可持续发展具有重要意义。