Caratteristiche di mitigazione della corrosione di alcuni nuovi derivati ​​dell'organoselenio tiourea per il decapaggio acido dell'acciaio C1018 tramite studio sperimentale e teorico

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9058 (2023) Citare questo articolo

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Due derivati ​​dell'organoselenio della tiourea, 1-(4-(metilselanil)fenil)-3-feniltiourea (DS036) e 1-(4-(benzilselanil)fenil)-3-feniltiourea (DS038) sono stati prodotti e classificati utilizzando FTIR e NMR (1H e 13C). L'efficacia dei due composti di cui sopra come inibitori della corrosione dell'acciaio al carbonio nell'HCl molare è stata valutata utilizzando le tecniche di polarizzazione potenziodinamica (PD) e spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS). I risultati della PD indicano che DS036 e DS038 hanno caratteristiche di tipo misto. I risultati dell'EIS mostrano che l'aumento della loro dose non solo modifica la resistenza alla polarizzazione dell'acciaio al carbonio da 18,53 a 363,64 e 463,15 Ω cm2, ma altera anche la capacità del doppio strato da 710,9 a 49,7 e 20,5 μF cm−2 nel caso di 1,0 mM di DS036 e DS038, rispettivamente. Ad una dose di 1,0 mM, i derivati ​​dell'organoselenio della tiourea hanno mostrato la massima efficienza di inibizione pari al 96,65% e al 98,54%. L'adsorbimento della molecola inibitoria è proceduto lungo l'isoterma di Langmuir sul substrato di acciaio. Anche l'energia senza adsorbimento del processo di adsorbimento era intesa e indicava un adsorbimento chimico e fisico combinato sull'interfaccia di acciaio al carbonio. Gli studi FE-SEM supportano le capacità di adsorbimento e protezione dei sistemi inibitori delle molecole a base di OSe. I calcoli In Silico (simulazioni DFT e MC) hanno esplorato l'attrazione tra i derivati ​​dell'organoselenio tiourea studiati e gli anioni in soluzione corrosiva su una superficie di Fe (110). I risultati ottenuti mostrano che questi composti possono costituire un'adeguata superficie protettiva e controllare la velocità di corrosione.

Le eccellenti qualità meccaniche rendono l'acciaio al carbonio (acciaio al carbonio) un materiale essenziale con un'ampia gamma di utilizzi in diversi ambiti, tra cui quello marino e quello petrolifero1. Gli acciai C si corrodono facilmente in ambienti acidi, principalmente nell'acido cloridrico utilizzato per il decapaggio industriale, la disincrostazione acida, la pulizia e l'acidificazione dei pozzi petroliferi2. Si stima che il costo annuale delle perdite raggiunga i miliardi di dollari3. Sebbene siano state create molte strategie, tra cui il rivestimento e la deposizione, per prevenire la corrosione dei metalli4,5,6,7, l’uso di inibitori della corrosione è ancora tra le strategie migliori e più efficienti8,9. Gli inibitori della corrosione si distinguono per la loro forte capacità di adesione alle superfici metalliche. La velocità di corrosione viene immediatamente ridotta quando l'inibitore viene aggiunto in quantità modeste poiché previene rapidamente la corrosione10.

A causa della loro abbondanza nei centri di adsorbimento, come gli eteroatomi (zolfo, ossigeno e azoto), le molecole organiche vengono spesso utilizzate come efficaci inibitori della corrosione per l'acciaio dolce in condizioni acquose. Ciò rende gli inibitori economicamente vantaggiosi7,11,12. I contatti reciproci tra la superficie metallica e lo strato organico, che sono controllati da un meccanismo di adsorbimento, possono rallentare significativamente la velocità delle reazioni di corrosione sia anodica che catodica all'interfaccia metallo/soluzione13,14. Mentre le tecniche elettrochimiche come la spettroscopia di impedenza elettrochimica e la polarizzazione potenziodinamica possono misurare la velocità di corrosione, le simulazioni teoriche possono misurare le interazioni tra metalli e inibitori15.

Gli ibridi di organoselenio (OSe) hanno recentemente guadagnato molta attenzione a causa delle loro diverse applicazioni, in particolare nella chimica dei materiali e dei medicinali16,17. Le caratteristiche senza precedenti del selenio (Se) e le proprietà redox hanno assicurato le potenziali applicazioni biochimiche e industriali degli agenti OSe18. La minore elettronegatività e le dimensioni maggiori del Se rispetto ai suoi analoghi zolfo, azoto e fosforo sono le ragioni principali della sua maggiore polarizzabilità e quindi nucleofilicità17. Di conseguenza, i composti di organoselenio (OSe) sono generalmente buoni nucleofili e possiedono potenziali attività catalitiche e chelanti17. A differenza dello zolfo, il Se è un semiconduttore e ha proprietà fotoconduttive e fotovoltaiche, pertanto è ampiamente utilizzato nella scienza dei materiali e nell'elettronica, come celle solari, batterie agli ioni di sodio, fotocellule e misuratori di luce17.