荞麦提取物对钢在HCl介质中的缓蚀机理

目的 提取制备一种环境友好型缓蚀剂，并研究缓蚀剂对冷轧钢在1.0 mol/L盐酸溶液中的缓蚀性能。方法 利用超声波提取法从荞麦中提取得到荞麦提取物。采用失重法和电化学法研究荞麦(Fagopyrum esculentum Moench.)提取物(FEME) 对冷轧钢在HCl介质中的缓蚀性能，测试缓蚀溶液的紫外光谱(UV)、电导率及表面张力，并通过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X–射线光电子能谱(XPS)、红外光谱(FTIR)表征钢表面的微观形貌、化学组成，用接触角测量仪测定钢表面的亲水/疏水性，分析FEME中的主要成分，进而深入探究了其缓蚀有效成分及作用机理。结果 FEME在1.0 mol/L HCl中具有良好的缓蚀性能，100 mg/L FEME的缓蚀率达90.1%(30 ℃);FEME在钢表面的吸附服从Langmuir吸附等温式，标准吸附Gibbs自由能(?G^Θ)为–32~–27 kJ/mol，电化学缓蚀机理为“几何覆盖效应”。添加FEME后，有效降低了钢/酸界面的双电层电容值，提升了电荷转移电阻。缓蚀钢表面的SEM和AFM微观形貌表明，其腐蚀程度明显下降，接触角变大，疏水性增强，FTIR和XPS证实了FEME能有效吸附在钢表面形成缓蚀膜层，且缓蚀膜层主要是通过FEME在钢表面的物理吸附和化学吸附而形成，FEME成分中含有大量的—OH，—OH的存在会使这些成分质子化，从而与带负电荷的钢表面通过静电引力而发生吸附，而且分子中含有大量的O、N等杂原子和不饱和基团结构，有大量的孤对电子可以与Fe的空d轨道配位，从而产生缓蚀剂在钢表面的化学吸附。与浸泡前相比，在钢腐蚀浸泡后，缓蚀溶液的表面张力增加，是由于浸泡后部分缓蚀剂分子在钢表面发生了吸附，致使溶液体相中的缓蚀剂分子浓度下降而引起。钢在腐蚀浸泡后，因H⁺的消耗，电导率明显降低，但浸泡钢表面后的缓蚀溶液随着FEME浓度的增加，电导率增加，说明缓蚀剂在钢表面吸附后，与钢表面发生腐蚀反应的H⁺消耗减少。20 ℃时，质量浓度为100 mg/L的芦丁的缓蚀率为57.8%，FEME的缓蚀性能优于其主成分芦丁，其机理为黄酮类化合物与其他成分的协同缓蚀作用。结论 FEME是一种高效、环保的混合抑制型缓蚀剂。

NP Inhibition Mechanism of Fagopyrum Esculentum Moench. Extract on Steel in HCl Media