离子液体BMIF作为6061铝基碳化硅复合材料在盐酸介质中的高效绿色缓蚀剂：实验与理论的双重视角

　　研究人员针对6061Al-10 vol% SiC(p) 复合材料在0.05 M HCl中的腐蚀问题，创新性地采用离子液体1-丁基-3-甲基-1H-咪唑-3-鎓六氟磷酸盐（BMIF）作为绿色缓蚀剂。通过电化学测试、表面形貌分析和密度泛函理论（DFT）计算，发现50 ppm BMIF在323 K下缓蚀效率高达81%，其通过化学吸附遵循Freundlich等温模型，形成混合型保护层。该研究为航空航天等领域铝基复合材料的腐蚀防护提供了低成本、环保的解决方案。

　　

铝及其合金因轻质高强的特性，在航空航天、军事装备等领域应用广泛，但碳化硅（SiC）增强的铝基复合材料（6061 Al-CM）在酸性环境中易发生电偶腐蚀，造成巨大经济损失。传统有机缓蚀剂存在毒性高、环境负担重的问题，而离子液体（Ionic Liquids, ILs）因其低挥发性、高热稳定性和可设计性成为研究热点。

针对这一挑战，中国某研究机构的研究人员系统评估了1-丁基-3-甲基-1H-咪唑-3-鎓六氟磷酸盐（BMIF）对6061Al-10 vol% SiC_(p)
在0.05 M HCl中的缓蚀性能。通过动电位极化（PDP）、电化学阻抗谱（EIS）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和密度泛函理论（DFT）计算，揭示了BMIF的缓蚀机制与分子作用规律。该成果发表于《Journal of Molecular Liquids》，为开发高效环保的金属防护材料提供了新思路。

研究采用三电极体系进行电化学测试，结合SEM/EDS和AFM分析表面形貌变化，并利用Schr?dinger软件进行DFT计算获取量子化学参数。样本为工业级6061Al-CM棒材，经切割抛光后用于实验。

3.1 PDP分析
极化曲线显示BMIF使腐蚀电流密度显著降低，50 ppm浓度下缓蚀效率达81.29%（323 K）。E_corr
负移幅度（<85 mV）表明BMIF属于混合型缓蚀剂，以阴极抑制为主。

3.2 EIS研究
Nyquist图呈现高频容抗弧-中频感抗弧-低频次级容抗弧的三段特征。等效电路拟合显示极化电阻（R_p
）随BMIF浓度增加而上升，双电层电容（C_dl
）下降，证实吸附膜的形成。

3.3 温度效应
Arrhenius方程计算显示含BMIF体系的活化能（E_a
=8.11 kJ/mol）显著低于空白组（28.11 kJ/mol），ΔH_a
和负的ΔS_a
值（-234.09 J/mol·K）支持化学吸附机制。

3.4 吸附行为
Freundlich等温线拟合最优（R²
≈1），ΔG_ads
⁰
（-41.46至-44.29 kJ/mol）证实BMIF通过配位键与铝表面结合。DFT计算显示咪唑环上氮原子（f_k
^-
=0.1685）是主要活性位点。

3.5 表面表征
SEM显示BMIF处理后的表面腐蚀坑减少；EDS检测到F（1.3%）、P（0.7%）特征元素；AFM定量显示粗糙度从2231 nm（空白）降至1121 nm。

3.7 理论计算
量子参数揭示BMIF的高缓蚀性能源于：高EHOMO（-7.337 eV）增强电子供给能力，低ΔE（6.885 eV）提升反应活性，以及大偶极矩（17.016 Debye）促进界面吸附。

该研究证实BMIF通过氮原子孤对电子与铝空d轨道配位，形成致密保护层。其创新性体现在：首次报道BMIF对Al-SiC复合材料的缓蚀作用；相比同类咪唑类ILs（如[BMIM]Cl），在更低浓度（50 ppm）下实现81%效率；通过DFT阐明PF₆
^-
阴离子协同增强吸附的机制。这项工作为设计兼具高效性和环境友好性的缓蚀剂提供了分子设计模板，对延长航空结构件服役寿命具有重要工程价值。