新型异靛蓝衍生物作为绿色高效酸洗缓蚀剂的分子设计及性能研究

本文推荐了一种基于异靛蓝骨架设计的环境友好型缓蚀剂（IIDBr-NBr和IIDBr-PyBr），通过引入三甲胺和吡啶端基，在80 mg L?1浓度下对低碳钢的酸洗腐蚀抑制效率达96%以上。研究结合电化学测试（EIS）、失重实验和理论计算（DFT/MD），证实其符合Langmuir吸附模型，其中吡啶修饰的IIDBr-PyBr因更强的π电子共轭和金属表面结合能力表现更优，为绿色缓蚀剂的分子设计提供了新策略。

　　

Highlight

异靛蓝（IsoIndigo）凭借其杂原子（N、O）和平面共轭结构，能有效保护低碳钢免受酸蚀。本研究通过引入三甲胺和吡啶端基，设计合成了两种环境友好型缓蚀剂（IIDBr-NBr和IIDBr-PyBr）。实验显示，80 mg L^?1浓度下两者缓蚀效率分别达96.27%和96.80%，其中吡啶端基的IIDBr-PyBr因更强的金属表面吸附能力脱颖而出。

Materials

实验采用尺寸为25×10×2 mm和10×10×5 mm的低碳钢（MS）样品，其成分见表S1。工作电极经220–2000#砂纸打磨，腐蚀介质为1 M HCl溶液。

Synthesis of corrosion inhibitors

如图1所示，以6,6'-二溴异靛蓝（IIDBr-C6-Br）为前体，分别与三甲胺和吡啶反应，成功合成目标产物。核磁共振（NMR）和红外光谱（FTIR）证实了分子结构（图S1-S2）。

Structural characterization of IIDBr-PyBr

¹H NMR谱（500 MHz, CD₃OD-d₆）显示特征峰：δ=9.05（m,1H，吡啶环H），4.64（t,2H，亚甲基链），1.46（p,4H，脂肪链）。FTIR中1710 cm^?1处的羰基伸缩振动峰验证了分子完整性。

Conclusion

两种衍生物在低剂量下即展现优异缓蚀性能，其中IIDBr-PyBr通过吡啶环的平行吸附模式更有效阻断腐蚀介质接触。理论计算表明其与金属表面结合能更高，为绿色缓蚀剂开发提供了分子设计范式。