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气相缓蚀剂作为一种挥发性缓蚀剂，在常温下能自动挥发出具有缓蚀作用的粒子，从而抑制金属的大气腐蚀。适应人类社会可持续发展的要求，开发高效、低毒、环境友好的气相缓蚀剂已成为当前研究热点。本文通过烷基化反应，合成了分子中含有多活性吸附中心的β-胺基醇化合物，即1-（4-吗啉基）-2丙醇（MP）、1，3-二（4-吗啉基）-2丙醇（DMP）、1-二乙胺基-2丙醇（EAP）、1，3-双-二乙胺基-2丙醇（DEAP）、1，3-双-二丙胺基-2丙醇（DPAP）和1，3-双二丁胺基2丙醇（DBAP）。采用失重实验、电化学测试、表面分析和量子化学密度泛函理论（DFT）计算研究了β-胺基醇缓蚀剂在模拟大气腐蚀水薄层电解液下对黄铜和碳钢的缓蚀行为和机理，并对β-胺基醇缓蚀剂的构效相关性进行了探讨。极化曲线测量结果表明，β-胺基醇缓蚀剂能够抑制黄铜在模拟大气腐蚀水薄层电解液下的活性溶解，拓宽钝化电位区间，属于阳极型缓蚀剂。极化曲线测量后发现，黄铜在模拟大气腐蚀水中Zn2+浓度为0.0592 mog／L，脱锌指数为0.94；而在10-2M的DMP和DEAP溶液中Zn-2浓度为0.00143 mg／L和0.00119 mg／L，脱锌指数分别降至0.027和0.022。交流阻抗分析表明，黄铜在添加β-胺基醇缓蚀剂的模拟大气腐蚀水薄层电解液下的容抗弧均为下沉的半圆，电荷反应电阻Rct值随缓蚀剂浓度、浸泡时间和烷基链长的增加而增大。推导出β-胺基醇缓蚀剂在黄铜表面的吸附遵循Langmuir吸附等温式。黄铜的缓蚀效率随β-胺基醇缓蚀剂浓度和烷基链长的增加而提高。在10-2M的MP、DMP、DEAP、DPAP和DBAP溶液中，缓蚀效率分别达到84.0％、86.2％、94.3％、95.7％和97.2％。发现β-胺基醇缓蚀剂在黄铜表面Zn元素区域富集，形成耐蚀性较强的络合物膜层，从而有效地抑制模拟大气腐蚀水薄层电解液下Zn元素的选择性溶解。将DFT计算首次引入β-胺基醇缓蚀体系的吸附过程研究。β-杂环胺基醇缓蚀剂MP分子中C1、C2、C3和C4上的氢原子空间位阻较大，使该分子的HOMO轨道与黄铜d轨道的成键稳定性降低，表明在黄铜表面的吸附作用较弱。而DMP分子由于吗啉基的诱导效应，使C8、C9、C11和C12上的氢原子空间位阻减小，使该分子的HOMO轨道与黄铜d轨道的成键牢固，说明在黄铜表面的吸附作用较强。β-脂肪胺基醇缓蚀剂EAP分子中N3和O9原子HOMO轨道上的电子容易跃迁，与黄铜d轨道成键。由于氢原子主要分布在活性吸附中心位置，使该分子的疏水阻挡作用较差。DEAP分子中的N38、N39和O40原子HOMO轨道上的电子容易发生跃迁，与黄铜d轨道成键。由于氢原子主要分布活性吸附中心的一侧，使该分子具有较强的疏水阻挡作用。β-胺基醇缓蚀剂DMP和DEAP能抑制碳钢在模拟大气腐蚀水薄层电解液下的阳极溶解，改善阳极极化性能，属于阳极型缓蚀剂。DMP浓度为5×10-2M时，碳钢的缓蚀效率为86.9％，而DEAP浓度为2.5×10-2M时，其缓蚀效率达到95.0％。DMP和DEAP分子的静电位图和Mulliken电荷分布发现，DMP分子中的对称吸附中心N1和N7及O4和O10电荷值较为接近，在碳钢表面以水平型吸附为主。DEAP分子中的对称吸附中心C1和C6、C5和C10与N38和N39电荷值相差较大，较低浓度时在碳钢表面以水平型吸附为主。而较高浓度时，由于该分子中活性吸附中心吸附能力的差异及分子间的相互作用，导致其在碳钢表面吸附构型发生转变，变为倾斜型或垂直型。