有效防治钢铁、铜等金属材料在严酷环境下如酸、海水溶液中被腐蚀是关系到国计民生的重大战略,因此发展新型绿色、高效有机缓蚀剂是化学工程与技术领域的重要研究方向之一。本论文通过系统的电化学测试和形貌表征等方法深入探讨了多种新型含氮有机分子对钢铁、铜的缓蚀性能及机理,并结合分子模拟技术,从原子/分子尺度上阐明了金属腐蚀-缓蚀过程中关键的物理和化学机制,为发展新型有机缓蚀剂提供了理论指导作用。本论文的主要研究工作如下:（1）通过失重法、动电位极化曲线、电化学阻抗谱研究了吲唑和5-氨基吲唑在3.0 wt%NaCl溶液中对铜的缓蚀效果,并用扫描电镜进行了形貌观察。实验结果表明,5-氨基吲唑为混合型缓蚀剂,而吲唑为“谦逊的”阴极型缓蚀剂,且5-氨基吲唑拥有比吲唑更优异的缓蚀性能。另外,通过密度泛函理论（DFT）获得了一系列量子化学参数,包括最低空分子轨道能量、最高占据分子轨道能量、能隙、偶极矩等,并采用分子动力学模拟（MD）给出了两种分子在铜表面的稳定吸附构型。理论模拟的结果与实验结果呈现很好的一致性。（2）采用电化学方法包括动电位极化曲线、电化学阻抗谱研究了三种卤代吲唑,4-氟-1H-吲唑,4-氯-1H-吲唑,和4-溴-1H-吲唑在3.0 wt%NaCl溶液中对铜的缓蚀效果,发现卤素取代会显著提升吲唑对铜的缓蚀效率,其中氯代吲唑缓蚀效果最好。表面微观形貌的观察结果与电化学数据相吻合。通过Langmuir吸附等温模型得出三种卤代吲唑的△G⁰_{ad s}值均在-42 kJ/mol至-44 kJ/mol之间,表明这三种化合物与铜之间的相互作用主要以化学吸附为主。最后,MD模拟得出三种卤代吲唑分子都是以平行状态紧密吸附在Cu（111）表面,相应的E_binding值很好地验证了电化学测试结果。（3）通过电化学方法对吲唑和三种卤代吲唑在0.5 M H₂SO₄溶液中对铜的缓蚀性能进行了研究。极化曲线结果表明,缓蚀效率随着缓蚀剂浓度增大而增大,在1mM时分别达到最大值,吲唑为66.4%,4-氟-1H-吲唑为96.9%,4-氯-1H-吲唑为99.6%,4-溴-1H-吲唑为97.1%。电化学阻抗谱的结果与极化曲线相吻合。此外,扫描电镜与原子力显微镜的形貌观察也验证了电化学数据的可靠性。最后,通过DFT研究了质子化的四种吲唑类化合物的前线轨道分布以及一系列量化参数,并用MD模拟得出了这些质子化分子在铜表面的稳定吸附构型。（4）采用交流阻抗、动电位极化曲线等电化学方法研究了四种不同链长的咪唑基离子液体在0.5 M H₂SO₄溶液中对铜的缓蚀作用。结果表明,四种离子液体都具有良好的缓蚀效果且都属于“谦逊的”阴极型缓蚀剂。此外,缓蚀效率随着烷基链长增加而逐渐增大。从原子力显微镜的形貌结果可以看出,受咪唑基离子液体保护的铜表面腐蚀行为被显著抑制,粗糙度降低,特别地,链长越长,粗糙度越低。另外还发现,所研究的离子液体在铜表面上的吸附都符合Langmuir吸附等温模型,且以化学吸附为主。最后,基于DFT的一系列量子化学参数与实验所得的缓蚀效率呈现很好的一致性,MD模拟获得的离子液体与铜基底之间的结合能也随着链长增加而增大,很好地验证了电化学结果。（5）成功提取了银杏叶提取剂,并在不同温度下用电化学方法对其在1 M HCl溶液中对X70钢的缓蚀性能做了系统研究。结果表明,银杏叶提取剂属于混合型缓蚀剂,并在一个较宽的温度范围内都保持了优良的缓蚀效果,这归因于提取剂的主要组分在X70钢表面形成了致密且稳定的吸附膜,可以有效阻碍腐蚀性粒子对钢基底的攻击。通过基于DFT的量子化学计算对提取剂的主要有机组分的活性位点进行了评估,并结合零电荷电位分析,最终阐明了银杏叶提取剂的缓蚀机理。