محاسبات کوانتومی DFT و روش‌های الکتروشیمیایی جهت بررسی بازدارندگی خوردگی آریل‌تری‌آزینو- بنزیمیدازول-2- تیون‌ها در محیط اسیدی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

پردیس انرژی و محیط زیست، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

10.22078/pr.2018.2937.2374

چکیده

بازدارندگی خوردگی آریل ‌تری آزینوبنزیمیدازول-2- تیون‌ها در محیط دو مولار هیدروکلریک اسید با روش‌های محاسبات کوانتومی، پلاریزاسیون و امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرارگرفت. بررسی‌ منحنی‌های پلاریزاسیون نشان می‌دهد مکانیزم عملکرد این بازدارنده‌ها برای فولاد کربنی در محیط اسیدی از نوع مختلط است. نتایج امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد در غلظت‌های کمتر از mg.L-1 50 از بازدارنده، منحنی‌های بد- فاز یک ثابت زمانی دارند، اما در غلظت‌های بالای mg.L-1 50 از بازدارنده این ترکیب‌ها دو نوع ثابت زمانی را دارند. ایزوترم جذب آریل‌تری آزینوبنزیمیدازول-2- تیون‌ها از مدل جذب لانگمویر پیروی می‌کند. مقدار انرژی آزاد جذب،  این ترکیب‌ها نشان می دهد مکانیزم جذب روی فولاد کربنی در محلول هیدروکلریک اسید بیشتر از نوع جذب شیمیایی است. همچنین ساختار هندسی تمام ترکیبات بهینه و عملکرد آنها از نظر ساختاری با روش محاسبات کوانتومی DFT مقایسه شدند. نتایج محاسبات کوانتومی و نتایج روش‌های الکتروشیمیایی ترکیب‌های آریل‌تری آزینوبنزیمیدازول-2- تیون‌ها، سازگاری خوبی با هم از نظر عملکرد بازدارندگی خوردگی نشان می‌دهند.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

DFT Quantum Mechanical and Electrochemical Methods for Evaluation of Corrosion Inhibition of Aryl-triazino-benzimidazole-2-thiones in Acid Media

نویسندگان [English]

  • Naser Esmaeili
  • jaber Neshati
  • Mohammad Shayegani
Faculty of Research and Development of Energy and Environment, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI), Tehran, Iran
چکیده [English]

Corrosion inhibition of aryl-triazino-benzimidazole-2-thiones on carbon steel in 2 M HCl solution was investigated using quantum mechanical, polarization, and electrochemical impedance methods. Moreover, the polarization curves show that these compounds act as a mixed inhibitor. The results of electrochemical impedance indicated that Bode-phase curves have a time constant in the concentrations less than 50 mg.L-1 of inhibitor, but Bode plots show two time-constants in the concentrations which are more than 50 mg.L-1. Adsorption of these aryl-triazino-benzimidazole-2-thions on the carbon steel surface obeyed Langmuir’s adsorption isotherm. The values of  indicate that adsorption of inhibitors on the metal surface is possibly chemisorption. In addition, the geometric structures of all the compounds were optimized, and their performances were structurally compared with the DFT quantum method. Finally, the results obtained from quantum mechanical, electrochemical impedance and polarization measurements were in good agreement with each other.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Quantum Mechanical
  • Aryl-triazino-benzimidazole-2-thiones
  • Polarization
  • Electrochemical Impedance
  • Inhibition

[1]. Finsgar M. and Jackson, “Application of corrosion inhibitors for steels in acidic media for the oil and gas industry: A review,” Corros. Sci., Vol. 86, pp.17-41, 2014. ##

[2]. Raja P. B. and Sethuraman M. G., “Natural products as corrosion inhibitor for metals in corrosive media — A review,” Mater. Lett, Vol. 62, pp. 113-116, 2008. ##

[3]. Tian H., Li W., Hou B. and Wang D., “Insights into corrosion inhibition behavior of multi-active compounds for X65 pipeline steel in acidic oilfield formation water,” Corros. Sci., Vol. 125, pp. 68-76, 2017. ##

[4]. Awad M. I., “Eco friendly corrosion inhibitors: Inhibitive action of quinine for corrosion of low carbon steel in 1 m HCl, J. Appl. Electrochem, Vol. 36, pp.1163-1168, 2006. ##

[5]. Luo X., Pan X., Yuan S., Du S., Zhang C. and Liu Y. “Corrosion inhibition of mild steel in simulated seawater solution by a green eco-friendly mixture of glucomannan (GL) and bisquaternary ammonium salt (BQAS),” Corros. Sci., Vol. 125, pp.139-151, 2017. ##

[6]. Hu K., Zhuang J., Ding J., Ma Z., Wang F. and Zeng X. “Influence of biomacromolecule DNA corrosion inhibitor on carbon steel,” Journal of Corros. Sci., Vol. 125, pp. 68-76, 2017. ##

[7]. Popova  A., Christov M., Raicheva S. and Sokolova E., “Adsorption and inhibitive properties of benzimidazole derivatives in acid mild steel corrosion,” Journal of Corros.Sci., Vol. 46, pp. 1333-1350, 2004.##

[8]. Popova A., Christov M. and Zwetanova A., “Effect of the molecular structure on the inhibitor properties of azoles on mild steel corrosion in 1 M hydrochloric acid,” Journal of Corros. Sci., Vol. 49, pp. 2131-2143, 2007.##

[9]. Cruz J., Pandiyan T. and Garcia-Ochoa E., “A new inhibitor for mild carbon steel: Electrochemical and DFT studies,” J. Electroanal. Chem, Vol. 583, pp. 8-16, 2005. ##

[10]. Ait Chikh Z., Chebabe D., Dermaj A., Hajjaji N., Srhiri A., Montemor M. F., Ferreira M. G. S. and Bastos A. C., “Electrochemical and analytical study of corrosion inhibition on carbon steel in HCl medium by 1,12-bis(1,2,4-triazolyl) dodecane,” Journal of Corros. Sci., Vol. 47, pp. 447-459, 2005. ##

[11]. Esmaeili N., Neshati J. and Yavari I., “Scanning electrochemical microscopy for the investigation of corrosion inhibition of triazinobenzimidazole-2-thiones in hydrochloric acid solution,” Res. Chem. Intermed., Vol. 42, pp. 5339–5351, 2016. ##

[12]. Kustu C., Emregul K .C. and Atakol O., “Schiff bases of increasing complexity as mild steel corrosion inhibitors in 2 M HCl,” Journal of Corros. Sci., Vol. 49, pp. 2800 -2814, 2007. ##

[13]. Bentiss F., Bouanis M., Mernari B., Traisnel M., Vezin H. and Lagrenee M., “Understanding the adsorption of 4H-1, 2, 4-triazole derivatives on mild steel surface in molar hydrochloric acid,” Vol. 253, pp. 3696-3704, 2007.##

[14]. Obot I. B., Macdonald D. D. and Gasem Z. M., “Density functional theory (DFT) as a powerful tool for designing new organic corrosion inhibitors. Part 1: An overview,” Journal of Corros. Sci., Vol. 99, pp.1-30, 2015. ##

[15]. Ebenso E. E., Arslan T., Kandemirli F., Caner N. and Love I., “Quantum chemical studies of some rhodanine azosulpha drugs as corrosion inhibitors for mild steel in acidic medium,” Int. J. Quantum. Chem., Vol. 110, pp.1003-1118, 2010. ##