実験的および理論的研究による、C1018鋼の酸洗用のいくつかの新規有機セレニウムチオ尿素誘導体の腐食軽減特性

Scientific Reports volume 13、記事番号: 9058 (2023) この記事を引用

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10 オルトメトリック

メトリクスの詳細

2 つの有機セレニウム チオ尿素誘導体、1-(4-(メチルセラニル)フェニル)-3-フェニルチオ尿素 (DS036) および 1-(4-(ベンジルセラニル)フェニル)-3-フェニルチオ尿素 (DS038) が生成され、FTIR および NMR を使用して分類されました (1Hおよび13C）。 モル HCl 中の C 鋼腐食防止剤としての上記 2 つの化合物の有効性は、動電位分極 (PD) および電気化学インピーダンス分光法 (EIS) 技術を使用して評価されました。 PD の調査結果では、DS036 と DS038 には混合タイプの機能があることが示されています。 EIS の結果は、線量の増加により C 鋼の分極抵抗が 18.53 から 363.64 および 463.15 Ω cm2 に変化するだけでなく、1.0 mM の DS036 の発生時に二重層静電容量も 710.9 から 49.7 および 20.5 μF cm-2 に変化することを示しています。とDS038をそれぞれ。 1.0 mM の用量では、有機セレン チオ尿素誘導体が 96.65% および 98.54% という最も高い阻害効率を示しました。 阻害分子の吸着は鋼基板上でラングミュア等温線に沿って進行した。 吸着プロセスの非吸着エネルギーも意図されており、C 鋼界面での化学的吸着と物理的吸着の組み合わせを示しています。 FE-SEM 研究は、OSe ベースの分子阻害剤システムの吸着能力と保護能力を裏付けています。 インシリコ計算 (DFT および MC シミュレーション) では、研究対象の有機セレン チオ尿素誘導体と Fe (110) 表面上の腐食性溶液アニオンの間の引力を調査しました。 得られた結果は、これらの化合物が適切な防止表面を形成し、腐食速度を制御できることを示しています。

優れた機械的品質により、炭素鋼 (C 鋼) は海洋および石油分野を含むさまざまな分野で幅広い用途に使用される必須の材料となっています1。 C 鋼は、酸性環境、主に工業用酸洗い、酸によるスケール除去、洗浄、油井の酸性化に使用される塩酸で容易に腐食します2。 年間の損失コストは数十億ドルに達すると計算されます3。 金属の腐食を防ぐために、コーティングや蒸着などの多くの戦略が考案されました 4、5、6、7 が、腐食防止剤の使用は依然として最良かつ最も効率的な戦略の 1 つです 8、9。 腐食防止剤は、金属表面への強力な付着能力によって区別されます。 抑制剤は腐食を迅速に防止するため、抑制剤を適量添加すると、腐食速度は直ちに低下します10。

有機分子はヘテロ原子 (硫黄、酸素、窒素) などの吸着中心が豊富に含まれているため、水性条件下での軟鋼の効率的な腐食防止剤としてよく利用されます。 これにより、阻害剤の費用対効果が高くなります7、11、12。 吸着機構によって制御される金属表面と有機層間の相互接触により、金属/溶液界面での陽極腐食反応と陰極腐食反応の速度が大幅に遅くなる可能性があります13、14。 電気化学インピーダンス分光法や動電位分極などの電気化学技術は腐食速度を測定できますが、理論シミュレーションは金属と阻害剤の間の相互作用を測定できます15。

有機セレン (OSe) ハイブリッドは、特に材料化学および医薬化学における多様な応用の結果として、最近大きな注目を集めています 16,17。 セレン (Se) の前例のない特性と酸化還元特性により、OSe 剤の生化学的および産業的応用の可能性が確保されました 18。 Se の類似体である硫黄、窒素、リンと比較して電気陰性度が低く、サイズが大きいことが、分極率が高く、求核性が高い主な理由です 17。 したがって、有機セレニウム (OSe) 化合物は一般に良好な求核試薬であり、潜在的な触媒活性とキレート活性を備えています 17。 硫黄とは異なり、Se は半導体であり、光伝導性と光起電性を示すため、太陽電池、ナトリウムイオン電池、光電池、露出計などの材料科学やエレクトロニクスで広く使用されています17。