基于碳量子点-壳聚糖水凝胶复合材料的低碳钢在1 M硫酸中的绿色缓蚀研究

为解决传统缓蚀剂毒性高、成本昂贵的问题，研究人员开发了一种基于壳聚糖-碳量子点(CQD)水凝胶的绿色缓蚀剂。通过失重分析、动电位极化和电化学阻抗谱(EIS)测试，证明该复合材料在1 M H2SO4中对低碳钢的缓蚀效率最高达89.22%，为工业酸性环境提供了一种经济环保的防护方案。

　　

在工业领域，酸性环境导致的金属腐蚀每年造成巨额经济损失。传统缓蚀剂虽有效但多含毒性成分，不符合可持续发展理念。如何开发高效环保的缓蚀材料成为亟待解决的难题。

印度昌迪加尔大学化学系的研究团队创新性地将生物质衍生的碳量子点(CQD)与天然聚合物壳聚糖结合，构建了一种新型水凝胶复合材料。发表于《International Journal of Biological Macromolecules》的研究表明，该材料在1 M H₂SO₄中对低碳钢展现出优异的缓蚀性能。

研究采用失重法、动电位极化(PDP)和电化学阻抗谱(EIS)评估性能，结合扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)进行表面表征。关键发现包括：

重量损失分析
40 ppm浓度下水凝胶缓蚀效率达82.60%，但温度升至35°C时降至77.20%，证实其温度敏感性。

电化学测试
EIS显示最高缓蚀效率89.22%，PDP结果为83.63%，表明材料能有效阻碍电荷转移和金属溶解。

表面表征
SEM和XPS证实金属表面形成保护膜，其中CQD的含氧官能团与壳聚糖的氨基协同增强吸附。

这项研究的重要意义在于：

1. 首次将CQD的量子限域效应与壳聚糖的成膜特性结合，实现82-89%的缓蚀效率
2. 相比传统抑制剂用量减少10倍，在40ppm即达最佳效果
3. 为生物质废弃物（柠檬皮）的高值化利用提供新思路

Rimjhim Attri等学者开发的CQD-壳聚糖水凝胶不仅解决了酸性环境腐蚀防护的工业痛点，更推动了绿色材料在防腐蚀领域的发展。该成果获得沙特国王大学（RGP2/124/46）和努拉公主大学（PNURSP2025R584）的联合资助，体现了国际科研合作在可持续发展研究中的重要性。