سنتز و بررسی نمک‌ سدیمی شیف‌باز کربوکسیلاتی با قابلیت بازدارندگی خوردگی (یکنواخت و موضعی) آهن و آلیاژهای آن

STUDENT

DEGREE

YEAR

Three newly synthesized anionic carboxylicSchiff base derivatives, sodium (E)-4-(nitrobenzylideneamino)-benzoate (),sodium (E)-4-(benzylideneamino)-benzoate(), and sodium (E)-4-(hydroxybenzylideneamino)-benzoate (SHBB) were investigated as pitting corrosion inhibitorsfor 304 stainless steel in neutral 0.1 M NaCl. Potentiodynamic polarization evidenced major shifts in pitting potential tomore positive values with increasing inhibitor concentration. The scanning vibrating electrode technique (SVET) imagedmetastable pitting in 0.1 M NaCl, but not in the presence of the inhibitor, indicating that it prevented pit nucleation.The inhibition performance was established under anodic polarization conditions, because only minute local anodicactivity due to metastable pit formation could be observed when the steel was exposed to -containing solution,whereas the metal would undergo pit propagation at the same potential in the inhibitor-free solution. X-rayphotoelectron spectroscopy (XPS) analysis evidenced chromium enrichment at the metal surface under anodic polarization in thepassive region indicating the release of Fe cations which forms surface complexes with carboxylic Schiff basemolecules. Due to their hydrophobic nature and high electron donor ability, these complexes can be adsorbed on the passivefilm in competition with chloride anions and this inhibits pit nucleation. This may also lead to poreplugging, whereas no effect occurred at the open circuit potential (OCP). Theinhibition performance of , was also investigated for various metals,namely low carbonsteel F111, pure iron and copper, in neutral 10 mM NaCl solution. Thepotentiodynamic polarizationdata showed that acts as an effective corrosion inhibitor for both ironand F111 steel, but it is not effective for the copper. In situ spatially-resolvedSVET maps evidenced a majorchange in surface reactivity for Fe and F111 steel immersed in 10 mM aqueoussolution in theabsence and in the presence of . Featureless ionic current densitydistributions were recordedin the presence of at both their spontaneous open circuit potential (OCP)and undermild anodic polarization conditions, while major ionic flows were monitoredabove the metalsin the absence of . On the basis of computer simulations, it is proposedthat producesa stable chelate film on iron and steel surfaces that accounts for the goodcorrosion inhibitionefficiency observed. The different inhibition efficiencies of molecules onthe iron andcopper was attributed to the special chemical structure of molecule and its different chelation ability with the releasedmetal ions on the metal surface. The QC calculations also confirmed the high corrosion inhibitionefficiency of . The MD simulation indicated higher binding energy of on iron surfacecompared to that of copper surface. The interaction mode of on iron and F111 steelsurfaces corresponds to a mixed chemical and physical adsorption, and it obeys the Langmuirisotherm.

در این تحقیق مشتقات مختلف از ترکیبات جدید سنتز شده شیف باز (، SHBB، ) سنتز شدند و ساختار شیمیایی آنها با استفاده از آنالیزهایعنصری، طیفسنجی تبدیل فوریهی مادون قرمز (FTIR) و آزمون رزونانس مغناطیس هستهایهیدروژن (1H NMR)مورد ارزیابی قرار گرفت. کارایی این ترکیبات با گروههایعاملی مختلف در جایگاه حلقهی آروماتیک بر بازدهی بازدارندگی آن برای خوردگی حفرهایفولاد زنگنزن 304 در محلول خنثی حاوی یون کلراید مورد بررسی قرار گرفت. آزمون‌هایالکتروشیمیایی نشان داد که این ترکیبات بازدارندههای موثری برای ممانعت از جوانهزنیحفره برای فولاد زنگنزن 304 میباشند و تغییر گروه عاملی در جایگاه حلقهیآروماتیک بازدارنده تاثیر عمدهای بر کارایی آنها ندارد. لذا در ادامهی تحقیقتنها بر روی که بهترین عملکرد را در بین این ترکیبات داشت، تمرکز شد. آزمون‌هایپلاریزاسیون پتانسیودینامیک برای فولاد زنگنزن 304 نشان داد که پتانسیل حفرهدارشدن با افزایش غلظت بازدارنده به سمت مقادیر مثبتتر جابهجا میشود. همچنین نتایجارزیابی‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)نیز توانایی را به عنوان یک بازدارندهی خوردگی حفرهای برای فولاد زنگنزن در محیطهایکلریدی تایید کرد. روش الکترود ارتعاشی روبشی (SVET) حفرات شبه‌پایدار را تنها در غیاب در محلول M NaCl1/0 تشخیص داد که نشان‌دهنده‌ی ممانعت از جوانه‌زنی حفره توسط این بازدارنده است.عملکرد بازدارندگی تحت شرایط پلاریزاسیون آندی نیز تایید شد، چرا که وقتی نمونه درتماس با محلول حاوی بازدارنده بود تنها تشکیل جوانه‌های شبه پایدار قابل ملاحظهبود، در حالی که در فلز با پتانسیل مشابه و در محلول فاقد بازدارنده رشد پایدارحفره اتفاق افتاد. مشاهدات XPS نشان داد که برهمکنش بین فولاد زنگنزن 304 و مولکولهای بازدارنده در مکان‌هاییاز فیلم اکسید سطحی فولاد زنگنزن که در حالت پلاریزاسیون آندی در اثر خروج کاتیون‌هایآهن غنی از کروم شده است، رخ می‌دهد. بازدارندگی در اثر تشکیل کمپلکس مولکول‌هایشیف‌باز کربوکسیلاتی با کاتیون‌های آهن به این صورت رخ می‌دهد که تشکیل این کمپلکس‌هاممکن است منجر به بستن منافذ گردد. عملکرد بازدارندگی شیفباز آنیونی همچنین برای فلزات مختلف شامل فولاد کمکربنF111، آهن و مس خالص در محیط کلریدینیز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج الکتروشیمیایی نشان داد که این ترکیب بازدارندهیموثری برای آهن و آلیاژهای آهنی است، اما در مورد مس موثر نیست. جذب روی سطح آهن و فولاد F111 یک جذب مختلط شامل هم جذب فیزیکی و همشیمیایی است و از ایزوترم جذب لانگمیر تبعیت می‌کند. تفاوت بین عملکرد بازدارندهبرای مس و آهن به ساختار مولکولی ترکیب بازدارنده و توانایی متفاوت تشکیل کیلیت بایونهای فلزی در سطح فلز، نسبت داده شد. محاسبات کوانتوم شیمیایی روند نتایجآزمایشگاهی را تایید کرد. شبیهسازیهای دینامیک مولکولی انرژی پیوند بیشتربازدارنده روی سطح آهن در مقایسه با مس را نشان داد. در ادامه روش SVET برای بررسی دقیقتر عملکرد بازدارندگی روی این فلزات در مقیاس میکرو ونانومتری به کار برده شد. نتایج نشان داد که به شکل موثری فرآیندهای خوردگی فولاد F111 را در هر دو حالت OCP و پلاریزاسیون آندی ممانعت میکند وشار یونی تنها بر روی سطح فولاد F111 در غیاب بازدارنده مشاهده گردید. پس از اتصال الکتریکی بین آهن و مس انحلالآندی آهن افزایش می‌یابد و مولکول حتی در حالت اتصال گالوانیکی نیز بازدارندگی تقریباً کاملی را به وجود آورده ونقشه‌های SVET مقادیر دانسیته جریان کل نزدیک بهصفر در حضور را نشان دادند.