新型香豆素-偶氮亚胺杂合体在酸性环境中抑制低碳钢腐蚀的多尺度研究：实验与DFT/DFTB计算的整合探索

本文创新性地设计合成香豆素-偶氮亚胺杂合体(Cum-Azo)，通过失重法、电化学测试(PDP/EIS)和表面分析(AFM/SEM/UV-Vis)证实其在1 mol/L HCl中对低碳钢的腐蚀抑制效率达84.2%(2.5×10-4 mol/L)。结合DFT/DFTB计算首次揭示Fe-C共价键(-2.147 eV)和轨道杂化机制，为分子设计提供新范式。

　　

Highlight

本研究首次报道香豆素-偶氮亚胺杂合体(Cum-Azo)在酸性介质中的腐蚀抑制性能，通过多尺度研究方法揭示其独特作用机制。

Impact of concentration

通过重量法测定发现，Cum-Azo在1 M HCl中对低碳钢的腐蚀抑制效率呈现浓度依赖性。如表1所示，当浓度达到2.5×10^-4 mol/L时获得最佳抑制效果(84.19%)，但过高浓度或延长浸泡时间会导致效率下降。这种"浓度窗口"效应暗示了分子在金属表面的饱和吸附现象。

Conclusion

综合实验与计算研究表明，Cum-Azo通过物理-化学混合吸附机制(符合Langmuir等温线)发挥作用。DFTB计算特别捕捉到Fe-C共价键形成(-2.139 eV)，投影态密度(PDOS)分析则直观展示了分子轨道与金属d轨道的杂化过程，为理解抑制剂-金属界面相互作用提供了原子尺度见解。