Gambir提取物作为绿色缓蚀剂在含NaHCO3的NaCl溶液中对API 5L X65钢的缓蚀性能评价

本研究针对石油天然气行业中API 5L X65钢管道面临的甜腐蚀问题，创新性地采用植物提取物Gambir extract(GE)作为绿色缓蚀剂。通过电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化(PP)测试发现，700 ppm GE在3.5% NaCl+100 ppm NaHCO3溶液中缓蚀效率达90.5%，其吸附行为符合Langmuir模型。AFM/SEM证实GE能显著改善钢表面粗糙度，量子化学计算揭示儿茶素(catechin)和单宁(tannin)是主要活性成分，为开发环保型工业缓蚀剂提供了新思路。

　　

在石油天然气工业中，管道腐蚀一直是困扰行业发展的重大问题。据统计，由CO₂引起的甜腐蚀占所有腐蚀失效的28%，而H₂S导致的酸腐蚀也高达18%。传统无机缓蚀剂虽然有效，但存在毒性大、难降解等环境问题。为此，寻找高效环保的绿色缓蚀剂成为研究热点。植物提取物因其含有丰富的O、N等活性原子和共轭结构，展现出良好的缓蚀潜力。

印度尼西亚西苏门答腊省Mungka地区的研究人员聚焦当地特色植物Gambir（钩藤），系统评价了其提取物(GE)对API 5L X65管线钢在模拟工业环境(3.5% NaCl+100 ppm NaHCO₃)中的缓蚀性能。相关成果发表在《Results in Surfaces and Interfaces》上。

研究采用电化学测试结合表面分析技术：通过开路电位(OCP)确定稳定状态，采用动电位极化(PP)和电化学阻抗谱(EIS)测定缓蚀效率；利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察表面形貌；结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)分析成分特征；最后通过量子化学计算阐明活性分子作用机制。

在"3.1 FTIR of GE"部分，研究发现GE含有丰富的羟基(3229 cm^-1)、氨基(2974 cm^-1)等活性基团。UV-Vis显示217 nm处的π-π*跃迁峰表明共轭结构的存在，这些特征为金属表面吸附提供了基础。"3.3 动电位极化"数据显示，GE的加入使腐蚀电流密度从82.49 μA/cm²降至8.51 μA/cm²，缓蚀效率达89.7%，且腐蚀电位偏移<85 mV，证实其为混合型缓蚀剂。

"3.4 电化学阻抗谱"分析表明，GE在钢表面形成保护膜，使极化电阻(R_p)从50.47 Ω·cm²提升至531.11 Ω·cm²。通过"3.5 吸附等温线"研究，发现GE的吸附符合Langmuir模型，ΔG_ads^o=-27.54 kJ/mol，表明其通过物理-化学混合吸附机制发挥作用。

表面分析结果令人振奋："3.6 表面分析"显示，空白样表面存在385.9 nm的深腐蚀坑，而GE处理样表面粗糙度(R_a)降至25.3 nm。XRD检测到FeCO₃、Fe₂O₃等腐蚀产物，EDX证实GE能使Cl含量从12.08%降至2.6%。"3.7 量子化学分析"揭示儿茶素的HOMO能级(-5.57 eV)高于单宁(-5.86 eV)，其ΔN值0.75表明更强的电子供给能力，是主要活性成分。

这项研究的重要意义在于：首次系统评价了GE对API 5L X65钢在含HCO₃^-环境中的缓蚀性能，明确了儿茶素的关键作用。提出的"先质子化后吸附"机制为植物缓蚀剂开发提供了新思路。研究采用的"电化学-表面分析-量子计算"多尺度研究方法，也为新型缓蚀剂研发建立了标准流程。未来可进一步探索GE在酸腐蚀(H₂S)环境中的表现，推动其在石油工业的实际应用。