N1,N2-双[4-(二甲氨基)苄基]乙烷-1,2-二胺与碘化钾协同抑制低碳钢腐蚀的机理研究

研究人员针对酸性环境中低碳钢(MS)腐蚀问题，创新性地研究了还原型席夫碱化合物BDBEH与KI的协同缓蚀效应。通过电化学测试(EIS/PDP)、失重实验(η达98.51%)结合DFT/MD模拟，首次证实该体系通过混合吸附机制形成单分子保护层，为开发高效复合缓蚀剂提供了理论依据。

　　

在工业酸洗、油井酸化等强腐蚀环境中，低碳钢(C1010 MS)的腐蚀防护一直是重大挑战。传统有机缓蚀剂存在酸性环境下结构不稳定、单一组分效率有限等问题，特别是含有亚胺键(C=N)的席夫碱化合物易在酸性介质中水解失效。如何开发兼具结构稳定性和高效协同作用的缓蚀体系，成为腐蚀科学领域的研究热点。

CSIR-印度石油研究所（CSIR-IIP）的Sachin Dua团队在《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》发表研究，首次报道了还原型席夫碱N¹,N²-双[4-(二甲氨基)苄基]乙烷-1,2-二胺(BDBEH)与碘化钾(KI)的协同缓蚀机制。研究人员采用电化学工作站进行开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化(PDP)测试，结合303.15-333.15K失重实验，通过场发射扫描电镜(FE-SEM)观察表面形貌，并运用密度泛函理论(DFT)和分子动力学(MD)模拟分子吸附行为。

材料与试样制备
采用C1010低碳钢(含0.08-0.13%C)作为基底材料，通过多级打磨抛光获得标准测试样品，确保实验可比性。

结果与讨论
电化学测试显示2mM BDBEH使电荷转移电阻显著提升，与KI联用时缓蚀效率(η)从93.43%提升至98.23%。温度升高至333.15K时，协同体系仍保持98.51%的高效率，证明其热稳定性。PDP曲线证实该体系属于混合型缓蚀剂，同时抑制阴/阳极反应。吸附等温线符合Langmuir模型，计算得出吸附自由能ΔG_ads为-37.2 kJ/mol，表明存在化学吸附与物理吸附协同作用。

结论
该研究突破性地发现：1）BDBEH分子中二甲氨基和胺基通过N、π电子与Fe表面配位；2）I^-在金属表面优先吸附形成负电层，促进BDBEH阳离子物种的静电吸附；3）DFT计算显示分子最高占据分子轨道(HOMO)集中在二甲氨基苯环区域，MD模拟证实平行吸附构型可实现最大表面覆盖率。这种"halogen ion-organic cation"协同机制为设计新一代复合缓蚀剂提供了分子模板，在油气管道防腐、工业酸洗等领域具有重要应用价值。