Propriétés d'inhibition de la corrosion du dérivé de base de Schiff contre l'acier doux dans un environnement HCl complétées par des enquêtes DFT

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 8979 (2023) Citer cet article

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L’utilisation d’inhibiteurs de corrosion et de traitements de protection pour limiter la dégradation de l’acier doux suscite un intérêt croissant, conduisant au développement de nombreuses bases de Schiff comme inhibiteurs de pointe. Dans cette étude, l'efficacité d'une base de Schiff, la 3-((5-mercapto-1,3,4-thiadiazol-2-yl)imino)indolin-2-one (MTIO), pour prévenir la corrosion de l'acier doux dans HCl était étudié à l'aide de mesures de perte de poids, de mesures de polarisation potentiodynamique, de techniques de spectroscopie d'impédance électrochimique et de caractérisation de surface. Les résultats expérimentaux ont montré que le MTIO 0,5 mM présentait une efficacité d'inhibiteur satisfaisante de 96,9 % à 303 K. Les molécules MTIO s'adsorbaient physiquement et chimiquement sur la surface de l'acier doux selon le modèle de Langmuir, formant un film protecteur compact attribué à la présence d'un cycle thiazole. dans la structure MTIO. Des calculs théoriques ont été combinés à des techniques expérimentales pour étudier les performances anticorrosion et le mécanisme d'inhibition.

L'acier doux est couramment utilisé pour fabriquer des composants structurels1, mais il est particulièrement sujet à la corrosion environnementale2, entraînant des pertes économiques importantes3. C’est pourquoi les recherches en cours visent à développer des inhibiteurs de corrosion4,5 pour des applications industrielles, notamment dans les industries pétrolière et gazière6,7,8,9. Un inhibiteur efficace nécessite un hétérocycle et/ou des hétéroatomes tels que l’azote, l’oxygène, le soufre et les systèmes pi pour se coordonner avec l’orbitale d du fer et former des liaisons de coordination10,11,12. Les inhibiteurs organiques sont sans danger pour l’environnement et présentent de bonnes caractéristiques anticorrosion13,14,15. Le thiadiazole aromatique, contenant des hétéroatomes de soufre et d'azote, ainsi que l'isatine, qui contient de l'oxygène et de l'azote, servent de donneurs d'électrons. Des recherches antérieures ont rapporté que 0,01 M de 2-amino-5-mercapto-1,3,4-thiadiazole atteignait une efficacité d'inhibition de 99 % pour la corrosion de l'acier doux dans 1 M de HCl16. Al-Amiery et al. a étudié la protection contre la corrosion d'une nouvelle base de Schiff, le 5,5'-((1Z,1'Z)-(1,4-phénylènebis(méthanylylidène))bis(azanylylidène))bis(1,3,4-thiadiazole-2 -thiol) (PBB), contenant une liaison imine et un cycle phényle, et a atteint une efficacité d'inhibition de 95,16 % pour l'acier doux dans une solution de HCl 1 M17. La comparaison des deux études révèle que les structures chimiques des inhibiteurs utilisés dans les deux études contiennent du thiadiazole, mais que l'ajout d'une liaison imine et d'un cycle phényle dans le PBB a entraîné une efficacité d'inhibition légèrement inférieure à celle obtenue avec le 2-amino-5-mercapto-. 1,3,4-thiadiazole. Le comportement anticorrosion a été évalué, mais on ne sait toujours pas quels substituants contribuent le plus à l'inhibition de la corrosion. La recherche expérimentale est coûteuse et prend du temps, c'est pourquoi des approches théoriques, actuellement soutenues par suffisamment de logiciels et de technologies, ont été adoptées pour surmonter ces problèmes. La capacité d'une particule à prévenir la corrosion dépend de sa distribution de charge, qui peut être déterminée avec précision grâce à des recherches théoriques, car le site d'adsorption pendant l'inhibition de la corrosion peut être prédit grâce à l'application de simulations chimiques quantiques18. Les problèmes concernant les résultats analytiques liés aux interactions des composés naturels avec les surfaces métalliques peuvent être résolus à l’aide de calculs de chimie quantique19. La théorie fonctionnelle de la densité (DFT) peut être utilisée pour fournir une description complète du comportement de l'inhibiteur concernant son orientation et sa structure, ainsi que la manière dont l'inhibiteur s'adsorbe à la surface métallique20. Par exemple, Hadisaputra et al. ont utilisé le DFT pour prévoir l'efficacité des coumarines et de la caféine en tant que composés métalliques anticorrosion21. Le degré d’interaction des inhibiteurs de corrosion organiques avec les surfaces métalliques dépend des sites donneurs et attracteurs d’électrons, ainsi que de la position22.