DFT調査で補完されたHCl環境における軟鋼に対するシッフ塩基誘導体の腐食抑制特性

Scientific Reports volume 13、記事番号: 8979 (2023) この記事を引用

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軟鋼の劣化を制限するために腐食防止剤や保護処理を使用することへの関心が高まっており、最先端の防止剤として多数のシッフ塩基が開発されています。 この研究では、シッフ塩基である 3-((5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾール-2-イル)イミノ)インドリン-2-オン (MTIO) が HCl 中で軟鋼の腐食を防止する有効性を検証しました。重量損失測定、動電位分極測定、電気化学的インピーダンス分光法技術、および表面特性評価を使用して調査されました。 実験結果は、0.5 mM MTIO が 303 K で 96.9% という満足のいく阻害剤効率を示すことを示しました。MTIO 分子は、ラングミュア モデルに従って軟鋼表面に物理的および化学的に吸着し、チアゾール環の存在に起因すると考えられる緻密な保護膜を形成しました。 MTIO 構造内。 理論計算と実験技術を組み合わせて、防食性能と抑制のメカニズムを調査しました。

軟鋼は構造コンポーネントの製造に一般的に使用されます 1 が、特に環境腐食 2 を受けやすく、重大な経済的損失 3 につながります。 したがって、現在進行中の研究は、特に石油およびガス産業における産業用途向けの腐食防止剤 4,5 を開発することを目的としています 6,7,8,9。 効果的な阻害剤には、鉄の d 軌道に配位して配位結合を形成するために、複素環および/または窒素、酸素、硫黄、パイ系などのヘテロ原子が必要です 10、11、12。 有機抑制剤は環境的に安全であり、優れた耐腐食特性を示します13、14、15。 硫黄と窒素のヘテロ原子を含む芳香族チアジアゾールは、酸素と窒素を含むイサチンとともに電子供与体として機能します。 以前の研究では、1 M HCl 中で 0.01 M の 2-アミノ-5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾールが軟鋼腐食に対して 99% の抑制効率を達成したと報告されています16。 アル・アミリーら。 新しいシッフ塩基、5,5'-((1Z,1'Z)-(1,4-フェニレンビス(メタニリリデン))ビス(アザニリリデン))ビス(1,3,4-チアジアゾール-2)の腐食保護を研究しました。 -チオール) (PBB) はイミン結合とフェニル環を含み、1 M HCl 溶液中で軟鋼に対して 95.16% の抑制効率を達成しました 17。 2 つの研究を比較すると、両方の研究で使用された阻害剤の化学構造にはチアジアゾールが含まれていますが、PBB にイミン結合とフェニル環が追加されたため、2-アミノ-5-メルカプト- 1,3,4-チアジアゾール。 耐腐食挙動は評価されていますが、どの置換基が腐食抑制に最も貢献するかはまだ不明です。 実験研究は費用も時間もかかるため、そのような問題を克服するために、現在は十分なソフトウェアとテクノロジーによってサポートされている理論的アプローチが採用されています。 粒子の腐食を防止する能力は、その電荷分布に依存します。この電荷分布は、量子化学シミュレーションの適用を通じて腐食抑制時の吸着サイトを予測できるため、理論的研究を通じて正確に決定できます18。 天然化合物と金属表面との相互作用に関連する分析結果に関する問題は、量子化学計算を使用して答えることができます19。 密度汎関数理論 (DFT) を使用すると、その配向と構造に関する阻害剤の挙動、および阻害剤が金属表面にどのように吸着するかを完全に説明できます20。 たとえば、Hadisaputra et al. DFT を使用して、金属防食化合物としてのクマリンとカフェインの有効性を予測しました21。 有機腐食防止剤が金属表面と相互作用する程度は、位置だけでなくドナー部位と電子吸引部位にも依存します22。