探究环苯扎林盐酸盐在酸性介质中对碳钢的防腐作用：综合实验与多尺度分子层面的分析

《Scientific Reports》：Unraveling the corrosion-mitigating action of cyclobenzaprine hydrochloride on carbon steel in acidic media: integrated experimental and multiscale molecular perspectives

　　

摘要

通过结合计算和实验方法，系统研究了环苯扎林（CBA）在1.0 M盐酸溶液中对碳钢（CS）的防腐效果。利用重量法测量、极化研究、阻抗测量以及开路电位评估，分析了含有不同浓度CBA的碳钢的防腐效率和电化学行为。结果表明，添加CBA后，双电层电容（C_dl）显著降低，电荷转移电阻（R_ct）增加，松弛时间常数（τ）显著延长，同时腐蚀速率和腐蚀电流密度也大幅下降。通过扫描电子显微镜（SEM/EDS）、原子力显微镜（AFM）分析、接触角测量以及紫外-可见光谱检测，证实了碳钢表面形成了保护层。当CBA浓度为192 μmol L^?1时，防腐效果最佳，达到约96%。研究结果表明CBA是一种有效的混合型缓蚀剂。腐蚀抑制效率表明其主要通过物理吸附作用起效，且随着抑制剂剂量的增加而增强，但温度升高时这种作用会减弱。热力学和动力学分析显示其吸附过程符合朗缪尔等温线。通过密度泛函理论计算、Fukui函数分析及自然键轨道研究，阐明了CBA的电子特性和活性吸附中心。此外，还强调了π电子系统及杂原子在表面相互作用中的重要性。