Свойства ингибирования коррозии производного основания Шиффа по отношению к мягкой стали в среде HCl, дополненные исследованиями методом ТФП

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 8979 (2023) Цитировать эту статью

189 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Растет интерес к использованию ингибиторов коррозии и защитных обработок для ограничения деградации мягкой стали, что приводит к разработке многочисленных оснований Шиффа в качестве передовых ингибиторов. В этом исследовании эффективность основания Шиффа, 3-((5-меркапто-1,3,4-тиадиазол-2-ил)имино)индолин-2-она (MTIO), для предотвращения коррозии мягкой стали в HCl была исследовали с использованием измерений потери веса, измерений потенциодинамической поляризации, методов электрохимической импедансной спектроскопии и определения характеристик поверхности. Результаты экспериментов показали, что 0,5 мМ MTIO продемонстрировал удовлетворительную эффективность ингибитора 96,9% при 303 К. Молекулы MTIO физически и химически адсорбировались на поверхности мягкой стали в соответствии с моделью Ленгмюра, образуя компактную защитную пленку, что объясняется наличием тиазольного кольца. в структуре МТИО. Теоретические расчеты сочетались с экспериментальными методами для исследования антикоррозионных характеристик и механизма ингибирования.

Мягкая сталь обычно используется для изготовления конструктивных элементов1, но она особенно подвержена коррозии под воздействием окружающей среды2, что приводит к значительным экономическим потерям3. Таким образом, текущие исследования направлены на разработку ингибиторов коррозии4,5 для промышленного применения, особенно в нефтегазовой промышленности6,7,8,9. Эффективный ингибитор требует гетероциклического кольца и/или гетероатомов, таких как азот, кислород, сера и пи-системы, для координации с d-орбиталью железа и образования координационных связей10,11,12. Органические ингибиторы экологически безопасны и обладают хорошими антикоррозионными характеристиками13,14,15. Донорами электронов служат ароматический тиадиазол, содержащий гетероатомы серы и азота, а также изатин, содержащий кислород и азот. Предыдущие исследования показали, что 0,01 М 2-амино-5-меркапто-1,3,4-тиадиазола достигает 99% эффективности ингибирования коррозии мягкой стали в 1 М HCl16. Аль-Амьери и др. исследовали защиту от коррозии нового основания Шиффа, 5,5'-((1Z,1'Z)-(1,4-фениленбис(метанилилиден))бис(азанилилиден))бис(1,3,4-тиадиазол-2). -тиол) (ПББ), содержащий иминную связь и фенильное кольцо, и достиг 95,16% эффективности ингибирования мягкой стали в 1 М растворе HCl17. Сравнение двух исследований показывает, что химическая структура ингибиторов, использованных в обоих исследованиях, содержит тиадиазол, но добавление иминной связи и фенильного кольца в ПБД привело к несколько более низкой эффективности ингибирования, чем достигнутая с помощью 2-амино-5-меркапто- 1,3,4-тиадиазол. Антикоррозионные свойства были оценены, но до сих пор неясно, какие заместители в наибольшей степени способствуют ингибированию коррозии. Экспериментальные исследования являются дорогостоящими и отнимают много времени, поэтому для решения таких проблем были приняты теоретические подходы, в настоящее время подкрепленные достаточным программным обеспечением и технологиями. Способность частицы предотвращать коррозию зависит от распределения ее заряда, которое можно точно определить с помощью теоретических исследований, поскольку место адсорбции во время ингибирования коррозии можно предсказать с помощью квантово-химического моделирования18. На вопросы, касающиеся аналитических результатов, касающихся взаимодействия природных соединений с металлическими поверхностями, можно ответить с помощью квантово-химических расчетов19. Теорию функционала плотности (ТФП) можно использовать для полного описания поведения ингибитора, касающегося его ориентации и структуры, а также того, как ингибитор адсорбируется на металлической поверхности20. Например, Хадисапутра и др. использовали метод DFT для прогнозирования эффективности кумаринов и кофеина в качестве металлических антикоррозионных соединений21. Степень взаимодействия органических ингибиторов коррозии с металлическими поверхностями зависит от донорных и электроноакцепторных центров, а также от их положения22.