碳钢由于其较高的机械强度和低廉的价格而广泛用于工业生产,然而碳钢在酸性环境下容易遭受腐蚀。对于碳钢的腐蚀,添加缓蚀剂是最直接有效的方法之一。氨基酸作为一种广泛存在的生物分子,在绿色缓蚀剂应用方面具有广阔的发展前景。然而,在大多数腐蚀环境中氨基酸的缓蚀效率和稳定性有待提高。本文通过化学修饰和复配策略提高氨基酸类缓蚀剂在油气开采CO2饱和地层水中对碳钢腐蚀的缓蚀性能。利用电化学测试和表面分析方法研究化学修饰和复配缓蚀剂的缓蚀性能,并通过量子化学计算、分子动力学模拟和GFN-xTB（Geometries,Frequencies,Noncovalent interactions e Xtended Tight Binding）等理论计算对其缓蚀机理进行深入研究。论文主要研究内容如下:（1）利用异硫氰酸苯酯对L-半胱氨酸和S-苄基-L-半胱氨酸进行改性,合成了两种氨基酸衍生物（5-（巯基甲基）-3-苯基-2-硫代咪唑啉-4-酮（MPT）和5-（（苄硫基）甲基）-3-苯基-2-硫代咪唑啉-4-酮（BPT））。研究结果表明,当添加量为0.1 m M时,MPT的缓蚀效率为99.26%,而BPT的缓蚀效率则为99.44%。理论计算表明与MPT相比,BPT分子结构的苄基能够同时增强缓蚀剂分子的给电子能力和疏水性,从而赋予BPT优异的缓蚀性能。（2）利用葡聚糖分别对L-半胱氨酸和S-苄基-L-半胱氨酸进行绿色改性,合成了两种氨基酸衍生物（LDT和S-LDT）。研究结果表明,这两种缓蚀剂均属于偏阳极控制的混合型缓蚀剂。通过分子动力学模拟和GFN-xTB理论计算研究了LDT和S-LDT在碳钢表面的吸附机理,发现LDT和S-LDT分子主要通过S、O、N原子与碳钢表面键合,以平坦的方式吸附在碳钢表面,形成致密的缓蚀剂膜,从而有效抑制碳钢的腐蚀。（3）基于缓蚀剂的协同效应,通过复配来提高缓蚀剂的缓蚀性能。以S-苄基-L-半胱氨酸（SBLC）和硫脲（TU）作为复配缓蚀剂（SBLC+TU）,借助电化学测试和表面分析技术研究了复配前后它们在CO2饱和地层水中对碳钢的缓蚀性能。结果表明,SBLC+TU表现出明显的协同缓蚀作用。GFN-xTB理论计算表明复配后的SBLC和TU分子可以通过分子间相互作用共同吸附在碳钢表面,使得更多的杂原子在Fe表面键合,从而抑制碳钢的腐蚀。且分子动力学模拟结果表明与单一缓蚀剂膜相比,共吸附的SBLC+TU复配缓蚀剂膜能够更有效的抑制腐蚀性物质的扩散,从而有效抑制碳钢的腐蚀。（4）设计了L-组氨酸（LHD）+1-苯基硫脲（PT）复配缓蚀剂（LHD+PT）和苯基氨基甲硫酰基组氨酸改性缓蚀剂（PT-HD）。LHD+PT复配缓蚀剂可视为“分子间协同缓蚀作用”,而开发的PT-HD缓蚀剂可以看作是LHD和PT的“分子内协同缓蚀作用”。通过电化学测试和表面分析分别评估了缓蚀剂LHD+PT和PT-HD对碳钢的缓蚀性能。结果表明,具有“分子内协同缓蚀作用”的改性缓蚀剂PT-HD其缓蚀性能优于具有“分子间协同缓蚀作用”的复配缓蚀剂LHD+PT。同时利用理论计算深入揭示了这两种不同形式缓蚀剂的缓蚀性能以及缓蚀机理的内在差异。相比于复配缓蚀剂LHD+PT,通过化学键紧密连接LHD和PT片段的改性缓蚀剂PT-HD在碳钢表面具有更强的吸附能力,能够更有效抑制碳钢的腐蚀。