緩蝕劑技術憑借高效、成(chéng)本低且操作簡單等優點，已成(chéng)爲防腐蝕技術中應用最爲廣泛的方法之一。如今可持續發(fā)展戰略已成(chéng)爲世界各國(guó)的共識，“綠色”緩蝕劑作爲腐蝕防護領域重要的發(fā)展方向(xiàng)，引起(qǐ)人們的廣泛關注。但緩蝕劑的深層次構效關系極爲複雜，其防腐性能(néng)取決于金屬、腐蝕介質、緩蝕劑的分子結構、溶解性、溫度等諸多因素，使得研發(fā)具有應用前景且水溶性良好(hǎo)的高效環境友好(hǎo)型緩蝕劑極具挑戰性。特别是緩蝕劑的分子結構與緩蝕性能(néng)之間具體的構效關系到底如何，多年來一直是緩蝕劑領域亟待解決的難題。

　　鑒于此，中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所王立平研究員團隊通過(guò)引入第一性原理以及分子動力學(xué)模拟技術，有效預測了有機緩蝕劑分子的吸附位點和吸附強度，并對(duì)緩蝕劑分子在金屬表面(miàn)的吸附軌迹進(jìn)行解析，進(jìn)而成(chéng)功指導新型緩蝕劑的分子設計，研發(fā)出了碳量子點、生物大分子DNA、洛沙坦鉀、四唑衍生物等一系列新型高效綠色緩蝕劑。相關成(chéng)果作爲系列研究，相繼發(fā)表于Chemical Engineering Journal 406 (2021) 126863, Journal of Materials Science & Technology 52 (2020) 63–71, Journal of Molecular Liquids 305 (2020) 112789, Journal of Molecular Liquids 298 (2020) 111975, Corrosion Science 161 (2019) 108193, Applied Surface Science 492 (2019) 228–238。

　　研究首次發(fā)現S原子的橋接、N原子的摻雜分别使得BBTA、碳量子點在金屬表面(miàn)具有多重錨定吸附作用，從而顯著提高了其緩蝕性能(néng)。進(jìn)一步通過(guò)Fukui指數推斷LP分子中的潛在活性吸附位點，研究了LP分子中咪唑環、四唑環、Cl原子等與Fe基底的徑向(xiàng)分布距離，從而探究成(chéng)鍵模式，證明其物理/化學(xué)作用協同的吸附模式可以有效阻止腐蝕性離子的滲透。總之，系列工作闡明的分子/原子尺度的緩蝕機制可以幫助研究者進(jìn)一步理解緩蝕劑的構效關系，爲設計和制備優異的新型高效綠色緩蝕劑提供了有力指導。

　　上述研究工作獲得國(guó)家傑出青年科學(xué)基金和國(guó)家自然科學(xué)基金等的資助。

圖1 中性以及質子化狀态下的BTA和BBTA分子在Cu(111)表面(miàn)的穩定吸附構型

圖2 LP在Fe(110)表面(miàn)的穩定吸附構型以及其分子中雜原子與Fe基底之間的徑向(xiàng)分布函數

圖3 LP單分子膜對(duì)金屬基底的防護效果圖

　　（中科院海洋新材料與應用技術重點實驗室 強玉傑）