سنتز و بررسي نمک‌ سديمي شيف‌باز کربوکسيلاتي با قابليت بازدارندگي خوردگي (يکنواخت و موضعي) آهن و آلياژهاي 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 اين تحقيق مشتقات مختلف از ترکيبات جديد سنتز شده شيف باز (، SHBB، ) سنتز شدند و ساختار شيميايي آنها با استفاده از آناليزهايعنصري، طيفسنجي تبديل فوريهي مادون قرمز (FTIR) و آزمون رزونانس مغناطيس هستهايهيدروژن (1H NMR)مورد ارزيابي قرار گرفت. کارايي اين ترکيبات با گروههايعاملي مختلف در جايگاه حلقهي آروماتيک بر بازدهي بازدارندگي آن براي خوردگي حفرهايفولاد زنگنزن 304 در محلول خنثي حاوي يون کلرايد مورد بررسي قرار گرفت. آزمون‌هايالکتروشيميايي نشان داد که اين ترکيبات بازدارندههاي موثري براي ممانعت از جوانهزنيحفره براي فولاد زنگنزن 304 ميباشند و تغيير گروه عاملي در جايگاه حلقهيآروماتيک بازدارنده تاثير عمدهاي بر کارايي آنها ندارد. لذا در ادامهي تحقيقتنها بر روي که بهترين عملکرد را در بين اين ترکيبات داشت، تمرکز شد. آزمون‌هايپلاريزاسيون پتانسيوديناميک براي فولاد زنگنزن 304 نشان داد که پتانسيل حفرهدارشدن با افزايش غلظت بازدارنده به سمت مقادير مثبتتر جابهجا ميشود. همچنين نتايجارزيابي‌هاي ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM)نيز توانايي را به عنوان يک بازدارندهي خوردگي حفرهاي براي فولاد زنگنزن در محيطهايکلريدي تاييد کرد. روش الکترود ارتعاشي روبشي (SVET) حفرات شبه‌پايدار را تنها در غياب در محلول M NaCl1/0 تشخيص داد که نشان‌دهنده‌ي ممانعت از جوانه‌زني حفره توسط اين بازدارنده است.عملکرد بازدارندگي تحت شرايط پلاريزاسيون آندي نيز تاييد شد، چرا که وقتي نمونه درتماس با محلول حاوي بازدارنده بود تنها تشکيل جوانه‌هاي شبه پايدار قابل ملاحظهبود، در حالي که در فلز با پتانسيل مشابه و در محلول فاقد بازدارنده رشد پايدارحفره اتفاق افتاد. مشاهدات XPS نشان داد که برهمکنش بين فولاد زنگنزن 304 و مولکولهاي بازدارنده در مکان‌هايياز فيلم اکسيد سطحي فولاد زنگنزن که در حالت پلاريزاسيون آندي در اثر خروج کاتيون‌هايآهن غني از کروم شده است، رخ مي‌دهد. بازدارندگي در اثر تشکيل کمپلکس مولکول‌هايشيف‌باز کربوکسيلاتي با کاتيون‌هاي آهن به اين صورت رخ مي‌دهد که تشکيل اين کمپلکس‌هاممکن است منجر به بستن منافذ گردد. عملکرد بازدارندگي شيفباز آنيوني همچنين براي فلزات مختلف شامل فولاد کمکربنF111، آهن و مس خالص در محيط کلريدينيز مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج الکتروشيميايي نشان داد که اين ترکيب بازدارندهيموثري براي آهن و آلياژهاي آهني است، اما در مورد مس موثر نيست. جذب روي سطح آهن و فولاد F111 يک جذب مختلط شامل هم جذب فيزيکي و همشيميايي است و از ايزوترم جذب لانگمير تبعيت مي‌کند. تفاوت بين عملکرد بازدارندهبراي مس و آهن به ساختار مولکولي ترکيب بازدارنده و توانايي متفاوت تشکيل کيليت بايونهاي فلزي در سطح فلز، نسبت داده شد. محاسبات کوانتوم شيميايي روند نتايجآزمايشگاهي را تاييد کرد. شبيهسازيهاي ديناميک مولکولي انرژي پيوند بيشتربازدارنده روي سطح آهن در مقايسه با مس را نشان داد. در ادامه روش SVET براي بررسي دقيقتر عملکرد بازدارندگي روي اين فلزات در مقياس ميکرو ونانومتري به کار برده شد. نتايج نشان داد که به شکل موثري فرآيندهاي خوردگي فولاد F111 را در هر دو حالت OCP و پلاريزاسيون آندي ممانعت ميکند وشار يوني تنها بر روي سطح فولاد F111 در غياب بازدارنده مشاهده گرديد. پس از اتصال الکتريکي بين آهن و مس انحلالآندي آهن افزايش مي‌يابد و مولکول حتي در حالت اتصال گالوانيکي نيز بازدارندگي تقريباً کاملي را به وجود آورده ونقشه‌هاي SVET مقادير دانسيته جريان کل نزديک بهصفر در حضور را نشان دادند.