Novela ZrO2

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 9274 (2022) Citar este artículo

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Presentamos la síntesis verde del nuevo nanocompuesto de ZrO2-glicina denominado ZrO2-Gly NC seguido de su caracterización mediante difracción de rayos X (XRD), espectroscopia infrarroja transformada de Fourier (FT-IR), SEM/EDX y microscopía electrónica de transmisión ( técnicas TEM). Además, se investigó el efecto de inhibición de la concentración variable de ZrO2-Gly NC sobre la corrosión del acero dulce (MS) en HCl 1 M mediante mediciones electroquímicas y de pérdida de peso a 40–80 °C. El porcentaje de eficacia de inhibición de NC aumentó con el aumento de la concentración y la temperatura y alcanzó aproximadamente el 81,01 % a 500 ppm a 70 °C, que disminuyó a 80 °C y mostró una eficacia de inhibición del 73,5 %. De acuerdo con las mediciones de polarización, el ZrO2-Gly NC investigado funciona como un inhibidor de tipo mixto con una reacción catódica predominantemente inhibidora. Además, el análisis de la isoterma de adsorción indicó que la adsorción fue espontánea y siguió la isoterma de adsorción de Langmuir. Además, la medición del ángulo de contacto reveló la propiedad repelente al agua del inhibidor investigado. El estudio morfológico de la superficie mediante micrografía SEM-EDS afirmó la apariencia de una superficie lisa en presencia de medios inhibidos, lo que sugiere la formación de una película protectora por la adsorción de ZrO2-Gly NC en la superficie de la MS incluso a temperatura más alta.

Las operaciones de decapado y limpieza/desincrustación suelen utilizar soluciones a base de ácido1. El problema principal con el uso de soluciones ácidas es que son excesivamente agresivas y provocan una descomposición del metal no deseada. Debido a sus excelentes capacidades mecánicas y bajo costo, el acero dulce (MS) es el metal más utilizado en una variedad de industrias, incluidas la petrolera, la alimenticia, la generación de energía, la química y la electroquímica. Como resultado, aumentar la vida útil del acero contra la corrosión ha sido un desafío clave para la investigación y la industria, ya que la corrosión provoca una pérdida significativa de metal y fallas catastróficas prematuras, lo que genera altos costos de reemplazo y problemas ambientales. La corrosión causa importantes pérdidas financieras cada año en todo el mundo. Se predijo que los gastos de corrosión ascenderían a 2,5 billones de dólares en 2015, lo que representa el 3,4 % del PIB mundial. Esta cifra excluye accidentes, paradas inesperadas y contaminantes ambientales. La protección catódica, los recubrimientos y el uso de inhibidores de corrosión son procedimientos comunes para reducir el riesgo de corrosión2,3. Estas soluciones tienen muchas ventajas, pero también tienen ciertas desventajas, por lo que motivan nuevas investigaciones para mejorar el rendimiento anticorrosión. Los inhibidores de la corrosión pueden ayudar a prolongar la vida útil de los equipos en entornos hostiles, reducir los riesgos ambientales, económicos, de salud y de seguridad asociados con las fallas por corrosión y permitir el uso de acero de bajo costo en lugar de aleaciones resistentes a la corrosión4.

El estudio de la literatura revela que hay varios informes disponibles que describen el efecto anticorrosivo de aminoácidos5,6, biopolímeros7,8, extractos de plantas9,10, metales de tierras raras11, compuestos orgánicos como fármacos12,13, surfactantes14 y líquidos iónicos15 sobre metales y aleaciones. La principal desventaja de utilizar materiales vegetales como inhibidores de la corrosión es su inestabilidad; y fácilmente biodegradabilidad. Además, es muy difícil y tedioso aislarlos y purificarlos. Más aún, la preparación de extractos de plantas generalmente emplea solventes tóxicos que pueden afectar adversamente el medio ambiente junto con el suelo y la vida acuática después de su descarga16. La mayoría de estos disolventes son muy caros y pueden afectar negativamente a la economía de la preparación del extracto. En cuanto a la aplicación de elementos de tierras raras como inhibidores de la corrosión, su inestabilidad y el proceso de extracción implican la producción de una gran cantidad de materiales de desecho como ácidos, amoníaco y algunos elementos radiactivos. Esto puede afectar potencialmente al medio ambiente si no se trata adecuadamente. De la misma manera, el uso de compuestos orgánicos se limita a su síntesis costosa y de múltiples pasos. A pesar de su no toxicidad, biodegradabilidad, alta solubilidad en medios acuosos, relativamente baratos y fáciles de producir con alta pureza, el uso de aminoácidos también es limitado16. Pocos autores notaron una acción duplicada de algunos aminoácidos sobre el metal. Dependiendo de las condiciones de operación, como el pH de la solución o la concentración de aditivos, los aminoácidos pueden disminuir el proceso de disolución del metal (inhibidor de corrosión) o aumentarlo (acelerador de corrosión). Por lo tanto, el uso de estos compuestos como inhibidores de la corrosión metálica debe ir acompañado de algunas precauciones para evitar su efecto catalítico de corrosión. Además, el uso de aminoácidos individuales generalmente requiere una gran cantidad de uso de inhibidores17. Una de las alternativas para disminuir la dosis de inhibidor es la infusión de ciertas sustancias inorgánicas para hacer composites18,19 que reducen el tamaño de partícula aumentando así la cobertura superficial y protegiendo así al metal contra la corrosión.

Un esfuerzo significativo en materiales nanocompuestos (NC) orgánicos/inorgánicos se ha centrado en la capacidad de adquirir estructuras a nanoescala a través de metodologías sintéticas innovadoras. La síntesis de nanocompuestos con la capacidad de controlar la corrosión en la superficie del metal conduce a la producción de una nueva generación sofisticada de inhibidores con una mayor eficiencia de inhibición de la corrosión, que son rentables y ecológicos. Un estudio realizado por Kalajhai et al.20 sobre nanocompuestos GO-Ag mostró que el NC actúa como un nanobiocida para inhibir las bacterias reductoras de sulfato (SRB) y reducir la tasa de corrosión del acero X60 en agua de mar. La eficiencia de inhibición (IE) para 4, 7, 10 y 15 días de inmersión se calculó como 79 %, 96 %, 98 % y 98 %, respectivamente. Se han sintetizado químicamente nanocompuestos de anilina y nanopartículas de CeO2 mediante polimerización in situ21. Después de examinar las evoluciones estructurales y las características morfológicas del nanocompuesto PANI/CeO2 (PCN) utilizando varias técnicas como análisis XRD, FT-IR, XPS, SEM y TEM, las propiedades de inhibición del PCN sintetizado sobre la corrosión del acero dulce (MS) en 0,5 M Los HCl se estimaron mediante técnicas de pérdida de peso y electroquímicas. Los resultados mostraron que la eficiencia de inhibición de PCN aumentó casi linealmente con la concentración y 500 ppm de PCN mostraron una eficiencia de inhibición del 69,25 %. Los cambios morfológicos que ocurren en la superficie del metal fueron analizados por ATR-IR, SEM/EDAX y AFM. Basik et al.19 informaron que el nanocompuesto de plata con base de cisteína y oro (Cys/Ag–Au NCz) actuó como un inhibidor de corrosión eficiente. La eficacia de inhibición máxima del 96 % se observó a 303 K a 300 ppm. Cys/Ag–Au NCz afectó tanto a los procesos anódicos como catódicos y su adsorción en la superficie del acero siguió la isoterma de adsorción de Langmuir. Solomon et al.22 prepararon compuestos AgNPs/quitosano y probaron su comportamiento anticorrosivo para acero St37 en solución de HCl al 15% a 25 y 60 °C de temperatura. Aslam et al.18 han investigado la eficacia y la estabilidad del nanocompuesto de grafeno/Fe3O4 funcionalizado con glicina para la corrosión del acero dulce en medio HCl 1 M a 60 °C. Una cantidad muy baja de compuesto, es decir, 1 ppm, fue eficaz para mitigar la corrosión de MS que presentaba una eficacia de inhibición del 64,40 % a 70 °C. A la misma temperatura, 100 ppm de NC mostraron una eficacia de inhibición del 93,66 %. Quadri et al.23 reportaron la síntesis y aplicaciones anticorrosivas de ZnO con poli(etilenglicol), poli-(vinilpirrolidona) y poliacrilonitrilo NC para MS en HCl al 5%. A una concentración máxima de 1000 ppm, los compuestos exhibieron las siguientes eficiencias de inhibición: ZnO/PVP (90,81 %) > ZnO/PAN (81,72 %) > ZnO/PEG (70,79 %).

Teniendo en cuenta los hechos anteriores, hemos sintetizado la nanopartícula de óxido de zerconio (ZrO2 NP)/glicina NC. Las NP de ZrO2 se han elegido entre las nanopartículas de óxido de metal de transición debido a sus capacidades únicas eléctricas, térmicas, catalíticas, de detección, ópticas, mecánicas y biocompatibles24,25. Las NP de ZrO2 se han utilizado ampliamente en una variedad de aplicaciones, que incluyen implantes óseos, implantes dentales, fotocatálisis, materiales refractarios, energía, celdas de combustible, sensores de gas, celdas solares y germinación de semillas26. Además, debido a sus características fisicoquímicas únicas, las NP de ZrO2 tienen efectos antibacterianos, antifúngicos, antioxidantes y anticancerígenos27. Se emplean métodos biológicos para fabricar NP de ZrO2 en diversas morfologías y tamaños a partir de diversas secciones de la planta, incluidos el tubérculo, las hojas, el fruto y la flor. La ventaja de la síntesis verde sobre los métodos químicos y físicos es que es una síntesis limpia en un solo recipiente que es respetuosa con el medio ambiente, rentable, rápida, simple y fácil de ampliar para la síntesis de nanopartículas a gran escala, y no requiere el uso de altas temperaturas, energía, presión o productos químicos tóxicos. Los biocompuestos como proteínas, enzimas, polisacáridos, polifenoles, etc. presentes en el extracto quelante con iones de circonio mejoran el área superficial y el número de sitios activos de las nanopartículas de ZrO2. El área superficial más alta de las nanopartículas de ZrO2 también puede facilitar un proceso de adsorción más favorable. Sin embargo, el uso más amplio de nanopartículas aún se ve impedido debido al bajo rendimiento y los problemas para lograr nanopartículas pequeñas, uniformes y altamente dispersas. Además, estos materiales nanoestructurados tienen algunas limitaciones derivadas de la tendencia a agregarse debido a su alta área específica y fuertes interacciones entre partículas28. La solubilidad de las NP en agua también es esencial para su uso en diversas industrias para permitir una distribución y eliminación adecuadas y hacerlas biocompatibles con una toxicidad reducida. Para superar este inconveniente, se han investigado diferentes estrategias para la estabilización química de las NP, incluida la incorporación de polímeros o aminoácidos en la superficie de las NP o la funcionalización de la superficie de las NP.

En este contexto, se utilizó una técnica sencilla para sintetizar un nanocompuesto de ZrO2-Glicina (ZrO2-Gly NC). Se utilizaron técnicas de difracción de rayos X (XRD), espectroscopia infrarroja transformada de Fourier (FT-IR), microscopía electrónica de barrido/espectroscopía de rayos X de dispersión de energía (SEM/EDX) y microscopía electrónica de transmisión (TEM) para analizar el ZrO2 producido. -Gly NC. Se utilizaron experimentos de pérdida de peso, PDP, EIS, medición del ángulo de contacto y SEM-EDS para investigar la actividad anticorrosiva. El potencial de inhibición de la corrosión de ZrO2-Gly NC no se ha afirmado hasta ahora, hasta donde sabemos.

La síntesis verde de ZrO2 NP es una síntesis fácil, rápida, robusta, de un solo recipiente y ambientalmente benigna sin la participación de ningún químico mefítico y peligroso. Con un cuchillo afilado, se tomó la muestra de corteza fresca del tallo de Eucalyptus globulus, se enjuagó bien con agua desionizada y se secó completamente a 40 °C. La corteza se secó y se trituró hasta obtener un polvo fino. El extracto de Eucalyptus globulus se produjo colocando 5 g de polvo seco con 100 ml de agua DI y calentándolo durante 60 min a 70 °C en un agitador magnético. El extracto se purificó empleando papel filtro Whatman, y el sobrenadante se extrajo y se mantuvo en refrigeración. Brevemente, se cultivaron 20 ml de extracto de corteza de eucalipto recién extraído (5 mg/ml) en agua DI y se vertieron en 70 ml de solución acuosa de nitrato de zirconilo (ZrO(NO3)2). La solución coloidal se obtuvo después de 30 min de agitación vigorosa a temperatura ambiente. La precipitación de la solución coloidal se logró agregando amoníaco a un pH de 7,0, centrifugando a 8000 rpm durante 10 min y enjuagando dos veces con agua DI. La solución resultante se evapora hasta sequedad en un horno de vacío y se tritura hasta obtener un polvo fino utilizando un mortero. La muestra en polvo se sinterizó durante tres horas a 600 °C en un horno de mufla. Las NP de ZrO2 sintetizadas se mantuvieron en condiciones secas y oscuras hasta su posterior utilización.

Se usó ultrasonido para funcionalizar las ZrO2NP con glicina. La dispersión de ZrO2 NP (100 mg) en 50 ml de agua destilada se logró empleando ultrasonido durante 30 min. A continuación, la suspensión resultante se infundió con 100 ml de una solución de glicina al 10% (en ácido acético al 1%). A continuación, la muestra se agitó continuamente durante 24 h a 40 °C antes de someterse a ultrasonidos durante otros 120 min (Fig. 1). Se lavó tres veces en agua destilada para eliminar la glicina extra. Luego se secó el nanocompuesto ZrO2-Gly. El nanocompuesto ZrO2-Gly se funcionalizó aún más con glicina para mejorar su dispersabilidad en entornos acuosos.

Síntesis del nanocompuesto ZrO2-Gly.

El electrodo de trabajo (WE) en este experimento fue acero dulce y la composición se proporciona en nuestras publicaciones anteriores29,30. Para medir la pérdida de peso, el acero se cortó en láminas con dimensiones de 2,5 cm × 2 cm × 0,1 cm de una tira grande. Luego, los WE se pulieron con láminas de esmeril en una variedad de granos (# 320 a 1200) antes de sonicarse en etanol al 50 %, secarse y almacenarse en un desecador. Todos los experimentos de corrosión se llevaron a cabo en HCl 1 M (Fisher Scientific, India), que se generó a partir de reserva de HCl (37 %, grado reactivo).

Se ejecutó la medición de la pérdida de peso para estudiar el impacto anticorrosivo de NC a 5 temperaturas, es decir, 40, 50, 60, 70 y 80 °C. Los especímenes se sumergieron en un vaso de precipitados de 250 ml que contenía la solución agresiva preparada sin y con concentraciones específicas de NC durante 6 h. Después del proceso de remojo, las muestras de acero se retiraron de la solución de análisis, se eliminó el producto de corrosión, se limpiaron adecuadamente con agua desionizada, se secaron y se pesaron nuevamente con precisión. Todas estas pruebas se emplearon por triplicado y la desviación estándar para las tres mediciones se ha dado en las tablas respectivas.

Para la conducción de las mediciones electroquímicas se utilizaron celdas de tres electrodos junto con un potenciostato/galvanostato suministrado por Autolab. El alambre de platino, Ag/AgCl y MS se utilizaron como electrodos de referencia, auxiliar y de trabajo, respectivamente. Las mediciones de polarización con una tasa de barrido potencial constante de 0,16 mV s−1 se registraron en condiciones potenciodinámicas dentro del rango de -250 a + 250 mV. Los gráficos de impedancia también se obtuvieron mediante el cambio automático de potencial de 10−2 a 105 Hz con una perturbación de 10 mV. Para asegurar una reproducibilidad adecuada, cada experimento se realizó tres veces. Antes de cada experimento, el electrodo de trabajo se sumergió durante 30 minutos en la solución de prueba para lograr una condición casi estable. Todos los experimentos se realizaron a 40, 50, 60 y 70 °C (dentro de ± 1 °C) usando un baño de agua para regular la temperatura de la celda. Las mediciones para cada condición experimental se repitieron tres veces para confirmar la confiabilidad y reproducibilidad de los datos, y se documentaron los valores promedio.

Las eficiencias de protección contra la corrosión de NC por el método PP y EIS se predijeron utilizando las siguientes fórmulas:

donde Icorr(0) e Icorr(i) son las densidades de corriente de corrosión sin y con NC, Rp(0) y Rp(i) son las resistencias de polarización de MS sin y con NC, respectivamente.

La capacitancia de doble capa (Cdl) se determina por medio del componente del elemento de fase constante (CPE), es decir, Y0 (factor proporcional) y n (cambio de fase) siguiendo la ecuación.

donde ωmax = 2πfmax (fmax se refiere a la frecuencia máxima en la que la parte imaginaria de la impedancia tiene un valor máximo).

Se obtuvieron los espectros FT-IR para la NC sintetizada y la NC adsorbida en la superficie de MS después de 6 h de inmersión en HCl 1 M. La película se desechó, se combinó con KBr y se convirtió en gránulos para el espectro del inhibidor Fe-NC adsorbido.

Con la ayuda del analizador de humectabilidad KRUSS GmbH Alemania (modelo FM41Mk2 Easy drop), se investigaron las propiedades humectantes de los cupones probados para determinar la hidrofobicidad de la concentración óptima de NC en relación con WE corroído. Además, para las pruebas morfológicas, las muestras de MS se sometieron a medios agresivos (HCl 1 M) en ausencia y presencia de NC durante 6 h y luego se lavaron con agua destilada y se secaron, y luego se analizaron por SEM/EDX. Para este propósito se utilizó el instrumento SEM (modelo: JEOL JSM-6510LV) acoplado con EDX del modelo INCA, oxford.

El patrón XRD de ZrO2-Gly NC y ZrO2 NP se muestra en la Fig. 2. El patrón XRD de ZrO2 NP mostró tres picos prominentes que confirmaron su estructura monoclínica, pico 2θ en 28.920, 41.720, 58.920 con índices de Miller (111), ( − 211), y (131) respectivamente. Después de la funcionalización de las nanopartículas de ZrO2 con glicina, se encontraron siete picos bien resueltos en los datos que se correlacionan con los planos cristalinos de la estructura monoclínica (100), (111), (111), (201), (102), (− 211 ), y (131) de estructura monoclínica (JCPDS 37–1484), en 2θ = 18.50°, 29.00°, 32.61°, 34.02°, 37.04°, 42.06° y 59.53° respectivamente. Los datos mostraron claramente la glicina funcionalizada con éxito con nanopartículas de ZrO2, un corrimiento al rojo en el pico característico de las nanopartículas de ZrO2, es decir, 28,92° en (111) cambia a 29,00°.

Patrón XRD de ZrO2 NPs y nanocompuesto ZrO2-Gly.

Se realizaron análisis FT-IR para determinar la unión de glicina a la superficie de la nanopartícula de ZrO2. La Figura 3 ilustra los espectros FT-IR de nanopartículas de ZrO2-Gly y ZrO2 en el rango de 4000 cm−1 a 400 cm−1. Los espectros FT-IR de ZrO2 NP (indicar con línea negra) mostraron la presencia de picos de enlace Zr-O en 478,09 cm−1 y 650,17 cm−1, así como la presencia de varios picos en 1036,13 cm−1, 1126,19 cm− 1, 1454,26 cm−1, 1570,04 cm−1 y 3406,07 cm−1, que corresponden a la vibración de flexión OH del agua, la vibración de estiramiento y flexión CH y la vibración de estiramiento C–O del extracto EB. El espectro FT-IR de ZrO2-Gly NC se mostró en la Fig. 3 (línea roja), los picos en 683,94, 1479,99 y 1564,17 cm−1 atribuibles al grupo carboxilato (COOH) de la glicina. La presencia del grupo amonio NH3+ en ZrO2-Gly se mostró en 1126,19 y 2528 cm−1, respectivamente. Esta reflexión muestra que la molécula de glicina existe en ZrO2-Gly como una forma zwitteriónica. En consecuencia, los picos revelados en 847,97 y 1323,99 cm−1 se asignan a los grupos de extensión CCN y CH2. La existencia de ZrO2 en el ZrO2-Gly se verificó a través del pico en 535,99 cm−1 y 453,97 cm−1, respectivamente. Los ligeros cambios en los diversos picos de ZrO2 NP preparados y ZrO2-Gly podrían deberse a la interacción entre Gly y ZrO2 NP.

Espectros FT-IR de ZrO2 NPs y nanocompuestos ZrO2-Gly.

Se llevó a cabo una investigación de la morfología del ZrO2-Gly NC sintetizado utilizando SEM y HRTEM. La figura 4A muestra una imagen de microscopio electrónico de barrido de ZrO2-Gly NC con una microestructura arrugada del tamaño de 1 micra, que estaba interconectada por un número significativo de conexiones de nanopartículas. El análisis EDX (Fig. 4B) indicó la existencia de C, N, O y Zr. Aparte de eso, la Fig. 4C ilustra que la evaluación del mapeo elemental proporciona la distribución elemental directa de las muestras, lo que determina la dispersión homogénea de los átomos de carbono (rojo), nitrógeno (amarillo), oxígeno (verde) y circonio (azul) en ZrO2 -Gly NC. La Figura 4D muestra los resultados del análisis TEM utilizado para evaluar la funcionalización de la glicina en la superficie de nanopartículas de ZrO2. La Figura 4D muestra que la superficie de una morfología de nanoplaca arrugada de nanopartículas de ZrO2 con un tamaño de partícula promedio de 12 nm se envolvió de manera efectiva con glicina. Se ha establecido que se sintetizó ZrO2-Gly NC. Las imágenes TEM de ZrO2-Gly NC revelaron la dispersión negra uniforme de las nanopartículas de ZrO2 implantadas en la superficie de la molécula de glicina.

(A) micrografía SEM del nanocompuesto ZrO2-Gly a una escala de 1 µm (B) EDX y (C) mapeo (D) micrografía TEM a 50 nm.

Los resultados de las mediciones de pérdida de peso para MS en HCl 1 M con diferentes concentraciones de NC durante 6 h a diferentes temperaturas se muestran en la Tabla 1. Los parámetros experimentales como la tasa de corrosión (CR), la eficiencia de inhibición (IE%) y la cobertura de la superficie ( θ) se calculan mediante las siguientes ecuaciones31:

Aquí, K—3,45 × 106 es una constante, W-pérdida de peso en gramos, A-área de superficie total en cm2, T—es el tiempo de exposición en h, ρ—densidad (7,86 g cm−-3), IE(% )-porcentaje de eficiencia de inhibición, CR0 y CRi—tasas de corrosión en ausencia y presencia de inhibidor, θ—cobertura superficial.

De la Tabla 1, se encuentra que con el aumento de la concentración del inhibidor hasta 500 ppm, la velocidad de corrosión se reduce apreciablemente, en consecuencia, la eficiencia del inhibidor y la cobertura de la superficie también aumentan, lo que sugiere que el aumento de la concentración conduce a un aumento en la adsorción. capacidad del inhibidor. Por encima de 500 ppm, el aumento de la concentración de ZrO2-Gly NC no afecta mucho a las eficacias de inhibición. Este fenómeno indica que la superficie MS puede haber estado ya completamente cubierta por moléculas inhibidoras con el inhibidor de corrosión de 500 ppm en solución a 40 °C. Esto puede deberse a la saturación de la adsorción de las moléculas inhibidoras en la superficie del metal, lo que muestra un aumento insignificante en la eficacia de la protección18.

El efecto de la temperatura para la corrosión por MS en el rango de temperatura de 40 a 80 °C en la solución de prueba también se evaluó mediante el método de pérdida de peso. A partir de los datos de la Tabla 1, se puede concluir que elevando la temperatura hasta 70 °C, la velocidad de corrosión aumenta rápidamente sin y con el inhibidor. Sin embargo, el aumento en las tasas de corrosión en el medio inhibido es menor que en la solución en blanco, lo que sugiere la adsorción de ZrO2-Gly NC en la superficie del metal y, por lo tanto, bloquea los sitios de corrosión activos responsables de la corrosión. Esta adsorción de NC conduce a un aumento de IE (%) al aumentar la temperatura y alcanza un máximo de hasta 81,01% a 500 ppm a 70 °C. Este comportamiento es sugestivo de quimisorción32. Sin embargo, a 80 °C las eficacias de inhibición disminuyen ligeramente y alcanzan el 73%. El fenómeno puede deberse a la desorción de moléculas inhibidoras en la superficie del metal.

El aumento de temperatura tiene una gran influencia en la velocidad de corrosión, el equilibrio de adsorción y la cinética. Estas funciones de activación termodinámica se obtuvieron a través de Arrhenius y las ecuaciones de estado de transición. (7) y (8)33:

donde A denota el factor preexponencial, T temperatura absoluta en Kelvin y R, la constante de gas en JK−1 mol−1.

donde N es el número de Avogadro y su la constante de Planck.

Los valores de la energía de activación (Ea) calculados a partir del gráfico log CR vs. 1/T (Fig. 5a) se dan en la Tabla 2. El valor más bajo de la energía de activación (Ea) del proceso en presencia de un inhibidor en comparación con que en su ausencia se atribuye a su adsorción química; la adsorción física es pronunciada en el caso contrario34. El menor valor de Ea en presencia de NC en comparación con su ausencia y el aumento de su IE (%) con el aumento de la temperatura pueden interpretarse como una indicación de adsorción química35.

(a) Arrhenius, (b) gráficos alternativos de Arrhenius para MS en HCl 1 M en ausencia y presencia de diferentes concentraciones de nanocompuesto ZrO2-Gly.

La entropía de activación (∆S*) y la entalpía de activación (∆H*) se calcularon utilizando la ecuación de estado de transición. (8). A partir de la pendiente (− ∆H*/2.303R) y el intercepto [log(R/Nh) + ∆S*/2.303R] de la Fig. 5b, se determinaron los valores de ∆H* y ∆S* respectivamente. Todos los valores calculados de ∆H* y ∆S* se muestran en la Tabla 2. El signo positivo de (ΔH*) infiere que el proceso de disolución del acero dulce es endotérmico, lo que implica la dificultad de la corrosión del acero dulce en el ácido. solución protegida con un inhibidor sintetizado. La disminución de los valores de ΔS* (Cuadro 2) en presencia de soluciones ácidas protegidas con inhibidores indican que la entropía disminuye al formarse el estado de transición, lo que indica un mecanismo asociativo36.

Para evaluar la probabilidad de una actividad de adsorción en la superficie de la muestra de acero dulce, se calcularon las isotermas de adsorción. Investigamos varias ecuaciones de adsorción isotérmica que relacionan la concentración de inhibidor y la cobertura de la superficie. Para ello probamos los modelos de adsorción isotérmica de Langmuir, Temkin y Freundlich. En comparación con otros modelos de isoterma, los coeficientes de regresión para la isoterma de adsorción de Langmuir están más cerca de la unidad (Fig. 6), por lo tanto, muestra el modelo de adsorción más alto posible para las moléculas NC en la superficie de muestras de acero dulce en el medio ácido estudiado. La isoterma de adsorción de Langmuir tiene la forma37:

(a) adsorción de Langmuir, (b) adsorción de Temkin, (c) isoterma de adsorción de Freundlich.

donde C, θ, Kads son la concentración de inhibidor, el área de cobertura superficial y la constante de equilibrio, respectivamente.

Aquí, Kads, obtenido a partir de la intersección de la isoterma de Langmuir, muestra valores más altos, dados en la Tabla 3, lo que significa que NC puede adsorberse preferentemente en la superficie de acero dulce y, por lo tanto, ofrecer valores de IE elevados. Las curvas de isoterma de adsorción correspondientes y los parámetros termodinámicos relacionados, como la energía de adsorción libre de Gibbs estándar, ΔG°ads, la entalpía de adsorción estándar (ΔH°ads) y la entropía estándar de adsorción (ΔS°ads) se presentan en la Fig. 6 y la Tabla 3. respectivamente, que se calculan utilizando las Ecs. (10)–1238:

donde R: la constante universal de los gases, T: la temperatura absoluta y el valor de 1 × 106 es la concentración de agua (ppm) en solución.

Los valores negativos de ΔG°ads demuestran que la adsorción de NC es un proceso espontáneo, y NC puede adsorberse en la superficie del metal formando una película defensiva. Los valores de ΔH°ads y ΔS°ads calculados a partir de la Fig. 7 se dan en la Tabla 3. Los valores de ΔH°ads calculados con signos positivos significan que la adsorción de moléculas NC en la superficie del acero es un proceso endotérmico. Con base en valores negativos de ΔS°ads, podemos decir que la adherencia de las moléculas inhibidoras a la superficie del metal reduce la entropía39.

Gráfico de log Kads vs. 1/T.

Los diagramas de Nyquist y Bode de MS en HCl 1 M sin y con varias concentraciones de NC a (a) 40 °C, (b) 50 °C (c) 60 °C y (d) 70 °C se muestran en las Figs. . 8 y 9a–d. Los bucles semicirculares deprimidos de los diagramas de Nyquist se obtuvieron en todas las concentraciones y temperaturas investigadas con el centro debajo del eje real; es un comportamiento típico para electrodos de metal sólido con dispersión de frecuencia de los datos de impedancia debido a la rugosidad y otras homogeneidades en la superficie de la muestra26. Sin embargo, los espectros para varias concentraciones de inhibidores a todas las temperaturas estudiadas son idénticos en la forma, lo que sugiere que no hay modificación en el proceso de corrosión40,41. No obstante, la existencia de la NC en la solución ácida, dependiendo de la concentración, tiene un impacto en el tamaño de las curvas semicirculares, lo que implica que la introducción de la NC ha retrasado la velocidad de disolución de los WE. Además, el radio del semicírculo disminuye en ausencia de NC al aumentar la temperatura de 40 a 70 °C debido a la penetración de medios corrosivos que facilitan la corrosión MS. En comparación con el blanco, cuando se agregó NC a la solución corrosiva, el radio de impedancia aumentó drásticamente y continuó aumentando a medida que aumentaba la concentración de NC a cada temperatura. Como resultado de este hecho, se formó una capa adsorbida sobre el acero, que proporcionó una buena resistencia a la corrosión. La figura 10 demuestra el modelo de circuito equivalente que se utiliza para ajustar los datos de impedancia electroquímica. Los resultados del ajuste experimental y por computadora de las gráficas de Nyquist y Bode para MS sin y con NC se muestran en la Fig. 11a–c. El estándar de ajuste del circuito equivalente se comprobó mediante los valores de chi-cuadrado (χ2). Los valores pequeños de χ2, es decir, 10–4, sugieren un ajuste satisfactorio de los espectros de impedancia obtenidos al circuito equivalente propuesto. Los resultados de ajuste también están de acuerdo con los datos experimentales. Los parámetros derivados (Rs, Rp, n, Y0) y calculados (Cdl e IE) se muestran en la Tabla 4. Aquí, la resistencia de polarización es Rp, y el exponente n es el cambio de fase que representa el grado de desviación del exponente CPE, cuando n = 1 representa un comportamiento capacitivo ideal. Cuando n = 0.5 es indicativo de control de difusión42,43 y representa un comportamiento resistivo puro cuando es igual a 0. Los valores de n cercanos a 1 sugieren que las características del pseudo capacitor son más evidentes. Por lo tanto, cuando se usa la capacitancia (C) en el EIS real, es difícil tener un buen efecto de ajuste. El elemento de fase constante (CPE) se usa en lugar de C y define la impedancia del CPE44.

Gráficos de Nyquist para MS en solución de HCl 1 M sin y con varias dosis de ZrO2-Gly NC a (a) 40 °C, (b) 50 °C, (c) 60 °C, (d) 70 °C.

Diagramas de Bode para MS en solución de HCl 1 M sin y con varias dosis de ZrO2-Gly NC a (a) 40 °C, (b) 50 °C, (c) 60 °C, (d) 70 °C.

El circuito equivalente utilizado para ajustar los espectros EIS.

Resultados experimentales y de ajuste por computadora: (a) Diagrama de Nyquist; (b) Gráfica de impedancia de Bode; (c) Diagrama de ángulo de fase de Bode El símbolo sólido y abierto muestra datos experimentales y ajustados, respectivamente.

Aquí, el CPE se denomina capacitor ficticio, n representa el grado en que la capacitancia ficticia se desvía de la capacitancia pura. En el presente estudio los exponentes CPE (n) están en el rango de 0.890 a 0.9159 a 40 °C, 0.894 a 0.910 a 50 °C, 0.896 a 0.920 a 60 °C y 0.90.3 a 0.937 a 70 °C y estos los valores son mayores que la solución en blanco (0.88721, 0.75436, 0.72865, 0.70781 a 40, 50, 60 y 70 °C, respectivamente). El aumento en los valores de n implica que la NC refuerza la tasa de homogeneidad de MS al formar una película adsorbente sobre la superficie del acero.

La constante de tiempo de relación (τ)45 del proceso de adsorción se calcula siguiendo la Ec. (14)

El τ disminuyó en todas las temperaturas estudiadas, es decir, 40, 50, 60 y 70 °C, respectivamente, en presencia de NC en comparación con el blanco, lo que indica que los niveles de carga y descarga para las interfaces metal-solución disminuyeron significativamente46.

Además, los valores de Rp y Cdl, como puede verse en la Tabla 2, varían en la dirección opuesta con las concentraciones de NC, es decir, Rp aumenta y Cdl disminuye con un aumento en la cantidad de inhibidor. El patrón encontrado está en línea con los identificados por otros investigadores47. Este hallazgo demuestra que el NC desarrolla una película protectora que evita la disolución del acero dulce.

Se ve que los valores de Rp en la solución que contiene inhibidor son mucho mayores que los de la solución sin inhibidor, especialmente a 500 ppm. Por ejemplo, el valor de Rp aumenta de 20,4 a 29,1 Ω cm2 después de agregar 50 ppm, y el IE (%) correspondiente alcanza el 29,86%. Al aumentar la concentración de NC a 500 ppm, el valor de Rp aumenta a 77,8 Ω cm2 y el correspondiente IE (%) llega a 73,79%.

La Figura 12a–d muestra los diagramas de Bode correspondientes para MS a diferentes temperaturas. En los diagramas de Bode, el registro [Z] y el ángulo de fase (ϕ°) se representan frente al registro f. Los gráficos de Bode ilustran que en cada concentración de NC, solo hay un máximo de fase que sugiere que el proceso de corrosión ocurre a través de una constante48. Para un comportamiento capacitivo puro, se debe producir una relación lineal entre log f y log Z con una pendiente de − 1. Las propiedades de prevención de la corrosión de los NC estudiados se confirman por el aumento en el valor absoluto de la impedancia a bajas frecuencias, que se debe a a la formación de una película inhibidora que evita que MS entre en contacto con la solución corrosiva. La pendiente cercana a −1 y el ángulo de fase (θ) cercano a 90° sugiere el comportamiento capacitivo y el módulo ha aumentado en comparación con el blanco con la adición de ZrO2-Gly NC y así sugerir que las perturbaciones inducidas por los cambios de frecuencia en el electrodo metálico resultan en la protección del hierro49.

Gráficos de PDP para MS en solución de HCl 1 M sin y con varias dosis de ZrO2-Gly NC a (a) 40 °C, (b) 50 °C, (c) 60 °C y (d) 70 °C.

Para obtener más información sobre la efectividad y el proceso de adsorción de NC a temperaturas más altas, las pruebas de polarización también se realizaron en MS en la solución de HCl estudiada sin y con un inhibidor. La prueba se realizó a temperaturas de 40, 50, 60 y 70 °C, y las curvas de polarización se muestran en la Fig. 12a–d. Los parámetros de polarización potenciodinámica como el potencial de corrosión (Ecorr), la densidad de corriente de corrosión (icorr) y la pendiente de Tafel anódica y catódica (βa y βc) se presentan en la Tabla 5. Los valores de Ecorr que se dan en la Tabla 5 confirman el tipo de comportamiento mixto. de NC. El potencial de corrosión de los sistemas inhibidos se desplaza hacia una dirección más negativa en relación con el blanco. El desplazamiento negativo de los valores de Ecorr puede explicarse con éxito por el hecho de que NC produce un efecto más beneficioso en el tipo de reacción catódica, es decir, la reducción de iones H+ que en la reacción anódica, es decir, la disolución de MS50,51. Esto implica que la película inhibidora protectora formada en la superficie MS suprime la transferencia de iones H+ al sitio catódico de la superficie de acero dulce y, por lo tanto, disminuye la tasa de evolución del gas H2. Como se ve en la Fig. 12, se observa una disminución en los valores de densidad de corriente catódica y anódica en concentraciones crecientes de NC. Este fenómeno puede explicarse por la adsorción de NC a los centros activos en las regiones catódica y anódica. La tendencia similar de las curvas de Tafel se pudo observar a diferentes temperaturas.

Además, a medida que aumenta la temperatura, la velocidad de corrosión aumenta tanto en la solución de HCl sin como con el inhibidor, pero el aumento en la velocidad de corrosión es menor en comparación con el blanco en cada concentración. La Tabla 5 muestra que los valores de icorr aumentan a medida que aumenta la temperatura para la solución en blanco. El análisis de los resultados en la Tabla 4 indica el aumento pronunciado en los valores de icorr para una solución en blanco a medida que aumenta la temperatura. Sin embargo, en presencia de moléculas NC, la icorr de MS disminuye a cualquier temperatura dada en todas las concentraciones estudiadas debido al aumento del grado de cobertura superficial52. El porcentaje de eficiencia del inhibidor (IE%) se calcula a partir de la ecuación. (1) y tabulado en la Tabla 5. La eficiencia de inhibición aumentó con la temperatura según el siguiente orden: 70 °C > 60 °C > 50 °C > 40 °C. La mayor eficiencia de inhibición a 70 °C puede atribuirse a la mayor densidad electrónica de los grupos funcionales, lo que da como resultado la formación de más adsorbente y, como resultado, provoca la mayor inhibición. Esto representa una mayor contribución a la adsorción química, lo que sugiere que es más probable que el enlace entre las moléculas del inhibidor y la superficie del metal comparta electrones. Cuando el potencial de polarización continúa aumentando, se puede observar que las curvas están cerca de coincidir. Esto probablemente se deba a la rápida disolución de MS en el fuerte potencial de polarización, lo que provoca la desorción de NC de la superficie del metal53,54.

La medición del ángulo de contacto es una herramienta normal para comprender la capacidad de humectación. Un ángulo de contacto inferior a 90° generalmente indica que la humectación de la superficie es muy favorable y el fluido se extenderá sobre una gran área de la superficie. Un ángulo de contacto superior a 90° generalmente significa que la humectación de la superficie es desfavorable, por lo que el fluido minimizará el contacto con la superficie y formará una gota de líquido compacta55. En el presente estudio, el valor del ángulo de contacto con el agua (θagua) de la superficie MS no inhibida alcanzó los 44,98°, lo que sugiere una mayor afinidad de la superficie MS hacia el ambiente corrosivo (Fig. 13a), mientras que la superficie MS inhibida con NC mostró un valor de θagua de 72,2° (Fig. 13b). En comparación con la superficie no inhibida, los valores más altos del ángulo de contacto con el agua en la superficie MS adsorbida en NC indican que la NC intensificó la hidrofobicidad, lo que significa que la superficie metálica ahora es menos propensa al agua56. La hidrofobicidad de la molécula NC ralentiza la penetración de los componentes corrosivos solubles en agua en la superficie MS57.

Medición del ángulo de contacto (a) MS sumergido en medio ácido, (b) MS sumergido en medio ácido que contiene ZrO2-Gly NC.

La figura 14 ilustra las imágenes SEM de los cupones de prueba. La figura 14a muestra la topología de la superficie plana MS sin inmersión. Muestra una superficie libre de defectos con algunos rasguños derivados del pulido. La Figura 14b, d, f y h muestra las micrografías SEM de la superficie corroída formada en una solución de HCl 1 M a diferentes temperaturas (40–70 °C). La superficie a 40 °C se vuelve áspera y desigual, y también se observaron algunas picaduras (Fig. 14b) debido al ataque descontrolado de medios agresivos sobre la superficie del metal que conduce a la disolución del metal. Además, a medida que la temperatura aumenta de 40 a 70 °C (Fig. 13d,f,h), la superficie se vuelve cada vez más áspera debido al aumento de las tasas de corrosión y, por lo tanto, se daña gravemente. Por el contrario, la superficie se vuelve lisa y uniforme después de 6 h de inmersión en HCl 1 M con 500 ppm NC (Fig. 14c) a 40 °C. El aumento adicional de la temperatura conduce a un aumento de las capacidades de protección de los NC estudiados que se exhiben en la superficie lisa del acero dulce (Fig. 14e, g, i) y las capacidades de inhibición más altas se observaron a la temperatura de 70 °C (Fig. 14i ). El examen de la superficie de los cupones de prueba mediante estudios SEM, por lo tanto, valida la capacidad de NC para proteger la superficie del metal de manera apreciable a temperaturas elevadas.

Microfotografías SEM (a) superficie MS pulida (b) superficie MS sumergida en ácido no inhibido a (b) 40 °C, (d) 50 °C, (f) 60 °C, (h) 70 °C, (c) MS superficie sumergida en 500 ppm de ácido inhibido ZrO2-Gly NC a (c) 40 °C, (e) 50 °C, (g) 60 °C, (i) 70 °C.

La Figura 15a muestra el perfil EDS de la superficie lisa MS sin inmersión que muestra la composición elemental en % en peso como Fe-93,86, O-1,69, C-3,89, Cr-0,22, Si-0,34 que apunta hacia menos óxidos y más contenido de hierro en el elemental. estado. La Figura 15b muestra el perfil EDS de MS con un tiempo de inmersión de 6 h en HCl sin NC con una composición elemental en wt. % como Fe-85,13, O-7,73, C-6,99 y Cl-0,15, lo que indica formación de óxidos con hierro elemental bajo, y la superficie está marcadamente corroída. La superficie inhibida NC (Fig. 14c) muestra una superficie de acero dulce con su composición de % en peso elemental como Fe-92.0, O-4.70 y N-2.32, lo que significa una menor tendencia a la formación de óxidos de hierro y retención del hierro original.

Fotomicrografías EDS (a) superficie MS pulida, (b) superficie MS sumergida en ácido no inhibido, (c) superficie MS sumergida en 500 ppm ZrO2-Gly NC ácido inhibido.

Los aminoácidos se unen fuertemente a la superficie de ZrO2 en la configuración de adsorción disociativa principalmente debido a la interacción covalente entre los átomos de oxígeno de los aminoácidos y los átomos de Zr. La glicina se une fuertemente al ion Zr6f ya sea a través del grupo amino (-NH2) o carboxilo (-COOH). Sin embargo, el modo de unión más estable para la glicina se produjo a través de la interacción de los dos átomos de oxígeno del grupo carboxílico con dos sitios Zr6f. De acuerdo con los resultados de la isoterma de adsorción como se mencionó anteriormente, se confirma la existencia de interacción tanto química como física entre ZrO2-Gly NC y la superficie de acero. El acero dulce se carga positivamente en su superficie en presencia de medios ácidos58,59 y, por lo tanto, los iones de cloruro de los medios agresivos se adsorben en la superficie del metal (Fig. 16a). NC está presente en la superficie tanto en forma protonada como neutra. Las moléculas de ZrO2-Gly NC se protonan en las soluciones ácidas a través de sus heteroátomos. Estos cationes se atraen electrostáticamente sobre la superficie MS ya hidratada con Cl− (medio HCl) (Fig. 16b). Al mismo tiempo, el NC se puede adsorber químicamente en la superficie del acero debido a los enlaces de coordinación formados por la transferencia de pares de electrones solitarios de grupos laterales que contienen N a átomos de Fe, así como por la retrodonación de electrones entre los átomos de Fe y –COOH. grupo (Fig. 16c). Con base en los puntos anteriores, planteamos la hipótesis de que NC podría formar una capa protectora y conducir a un cambio en la reducción de las tasas de corrosión.

Posible mecanismo de adsorción de NC en la superficie metálica.

De los estudios químicos, electroquímicos y de superficie obtenidos a lo largo del trabajo, podemos concluir que:

El NC preparado actúa como un inhibidor de corrosión exitoso para MS en solución de HCl 1 M.

Sus efectos de inhibición aumentan con el aumento tanto de la concentración como de la temperatura y alcanzan el 81,01 % a 70 °C y luego disminuyen ligeramente a 80 °C alcanzando el 73,55 % a 500 ppm. Por encima de 500 ppm se observó un ligero aumento en las eficacias de inhibición a todas las temperaturas.

Las curvas de polarización de Tafel demostraron que la NC actúa como un inhibidor de tipo mixto con un efecto más beneficioso sobre el tipo de reacción catódica.

Los resultados del EIS mostraron que la resistencia a la polarización (Rp) aumenta y la capacitancia de doble capa (Cdl) disminuye en presencia del NC, lo que sugiere su adsorción en la superficie del acero.

El proceso de adsorción de NC en la superficie del acero está muy reforzado debido a la quimisorción y sigue el modelo de isoterma de adsorción de Langmuir.

Las imágenes SEM mostraron que la rugosidad de la superficie de MS disminuyó significativamente en presencia de NC, lo que indica una prueba obvia de su adsorción en un sustrato metálico y suficientes garantías en HCl 1 M.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

Dehghsani, A., Bahlakeha, G. & Ramezanzadeh, B. Extracto de hoja de eucalipto verde: una fuente potente de inhibidores de corrosión bioactivos para acero dulce. Bioelectroquímica. 130, 107339 (2019).

Artículo CAS Google Académico

Dararatana, N., Seidi, F. & Crespy, D. Conjugados de polímeros sensibles al pH para detección de corrosión y anticorrosión. Aplicación ACS. Mate. Interfaces 10, 20876–20883 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Li, H., Qiang, Y., Zhao, W. & Zhang, S. 2-Mercaptobenzimidazole-incorporado metal-organic-frameworks modificó el óxido de grafeno hacia un recubrimiento anticorrosión inteligente y excelente. Corro. ciencia 191, 109715 (2021).

Artículo CAS Google Académico

Zehra, S., Mobin, M. y Aslam, R. Inhibidores de corrosión: una introducción. en Fundamentos de inhibidores de corrosión ambientalmente sostenibles y aplicaciones industriales 47–67 (2022).

Zehra, S., Mobin, M., Aslam, J. & Parveen, M. Evaluación del derivado de glicina N-bencilidina-2((2-oxo-2-(10H-fenotiazina-10il)etil)amino)acetohidrazida como inhibidor para la corrosión del acero dulce en solución de HCl 1 M: enfoque electroquímico y teórico. J. Adhes. ciencia tecnología 32, 317–342 (2018).

Artículo CAS Google Académico

Mobin, M., Parveen, M. y Aslam, R. Efecto de diferentes aditivos, temperatura y tiempo de inmersión en el comportamiento de inhibición de la L-valina para la corrosión del acero dulce en una solución de HCl al 5 %. J. física. química Sólidos 161, 110422 (2022).

Artículo CAS Google Académico

Aslam, R., Mobin, M. & Aslam, J. Efecto inhibidor de la carboximetilcelulosa sódica y los tensioactivos gemini biodegradables sinérgicos como inhibidores efectivos de la corrosión por MS en HCl 1 M. J.Mater. Res. Tecnología 8, 4521–4533 (2019).

Artículo CAS Google Académico

Shahini, MH, Ramezanzadeh, B. y Mohammadloo, HE Avances recientes en biopolímeros/polímeros de carbohidratos como macromoléculas inhibidoras de la corrosión efectivas: un estudio de revisión desde puntos de vista teóricos y experimentales. J. Mol. Liq. 325, 115110 (2021).

Artículo CAS Google Académico

Li, H., Zhang, S. y Qiang, Y. Efecto retardante de la corrosión de un extracto de coliflor verde sobre cobre en solución de H2SO4: exploraciones electroquímicas y teóricas. J. Mol. Liq. 321, 114450 (2021).

Artículo CAS Google Académico

Ouhssine, M. et al. Una exploración computacional y electroquímica combinada del extracto de Ammi visnaga L. como inhibidor de corrosión verde para acero al carbono en solución de HCl. Árabe. J. Chem. 15, 103573 (2022).

Artículo CAS Google Académico

Forsyth, M. & Hinton, B. Inhibidores de corrosión basados en tierras raras (Woodhead Publishing, 2014).

Google Académico

Aslam, J. et al. Efecto inhibitorio de la 2-nitroacridona sobre la corrosión del acero bajo en carbono en una solución de HCl 1 M: un enfoque experimental y teórico. J.Mater. Res. Tecnología 9, 4061–4075 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Gece, G. Drogas: Una revisión de nuevos inhibidores de corrosión prometedores. Corro. Ciencia 53, 3873–3898 (2011).

Artículo CAS Google Académico

Aslam, R. et al. Aplicación de tensioactivos como materiales anticorrosivos: una revisión exhaustiva. Adv. Ciencia de la interfaz coloidal. 295, 102481 (2021).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Aslam, R., Mobin, M. & Aslam, J. Líquidos iónicos como inhibidores de corrosión, Journal Organic Corrosion Inhibitors: Synthesis, Characterization, Mechanism, and Applications 315–342 (Wiley, 2021).

Libro Google Académico

Ibrahimi, BE, Jmiai, A., Bazzi, L. & El Issami, S. Aminoácidos y sus derivados como inhibidores de corrosión para metales y aleaciones. Árabe. J. Chem. 13, 740–771 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Mobin, M., Zehra, S. & Aslam, R. Clorhidrato de éster metílico de L-fenilalanina como inhibidor de corrosión verde para acero dulce en solución de ácido clorhídrico y el efecto del aditivo tensioactivo. RSC Avanzado. 6, 5890–5902 (2016).

Artículo ADS CAS Google Académico

Aslam, R. et al. Rendimiento de síntesis, caracterización e inhibición de la corrosión del nanocompuesto de grafeno/Fe3O4 funcionalizado con glicina (Gr/Fe@ Gly NC) para la corrosión del acero dulce en HCl 1 M. Árabe. J. Ciencia. Ing. 46, 5489–5503 (2016).

Artículo CAS Google Académico

Basik, M., Mobin, M. & Shoeb, M. Nanocompuesto de cisteína-plata-oro como posible inhibidor de corrosión verde estable para acero dulce en condiciones ácidas. ciencia Rep. 10, 1–12 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Kalajahi, ST, Rasekh, B., Yazdian, F., Neshati, J. y Taghavi, L. Nanoestructura de óxido de grafeno/plata como un compuesto verde antiincrustante para controlar la corrosión microbiana. IJST 18, 195–210 (2021).

Google Académico

Sasikumar, Y., Kumar, AM, Gasem, ZM & Ebenso, EE Nanocompuesto híbrido de nanopartículas de anilina y CeO2: rendimiento de protección superficial en acero dulce en ambiente ácido. aplicación Navegar. ciencia 330, 207–215 (2015).

Artículo ADS CAS Google Académico

Solomon, MM, Gerengi, H., Kaya, T. & Umoren, SA Evaluación del rendimiento de un compuesto de nanopartículas de quitosano/plata sobre la corrosión del acero St37 en una solución de HCl al 15 %. ACS sostener. química Ing. 5, 809–820 (2017).

Artículo CAS Google Académico

Quadri, TW, Olasunkanmi, LO, Fayemi, OE, Solomon, MM & Ebenso, EE Nanocompuestos de óxido de zinc de polímeros seleccionados: Síntesis, caracterización y estudios de inhibición de la corrosión en acero dulce en solución de HCl ACS. Omega 2, 8421–8437 (2017).

Artículo CAS Google Académico

Shinde, HM et al. Biosíntesis de nanopartículas de ZrO2 a partir de extracto de hoja de Ficus benghalensis para actividad fotocatalítica. J.Mater. ciencia Mate. Electrón. 29, 14055–14064 (2018).

Artículo CAS Google Académico

Uddin, I. & Ahmad, A. Síntesis ecológica bioinspirada de nanopartículas de ZrO2. J.Mater. 7, 3068–3075 (2016).

CAS Google Académico

Jalill, RDA, Jawad, MMHM & Abd, AN Extractos de plantas como síntesis verde de nanopartículas de óxido de circonio. J. Genet. Reinar. Res. Conservar 5, 6–23 (2017).

Google Académico

Balaji, S., Mandal, BK, Ranjan, S., Dasgupta, N. & Chidambaram, R. Nano-zirconia: Evaluación de su actividad antioxidante y anticancerígena. J. Photochem. Fotobiol. B 170, 125–133 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Deng, YH, Wang, CC, Hu, JH, Yang, WL y Fu, SK Investigación de la formación de nanopartículas de magnetita recubiertas de sílice a través del enfoque sol-gel. Col. Navegar. A. 262, 87–93 (2005).

Artículo CAS Google Académico

Aslam, R., Mobin, M., Huda, S., Murmu, M. & Banerjee, P. Líquido iónico de nitrato de prolina como inhibidor de la corrosión ácida a alta temperatura para acero dulce: conocimientos a nivel experimental y molecular. J. Ind. Ing. química 100, 333–350 (2021).

Artículo CAS Google Académico

Aslam, R., Mobin, M., Manilal, M., Banerjee, P. & Aslam, J. L-alanina metil éster nitrato líquido iónico: Síntesis, caracterización y aplicación anticorrosiva. J. Mol. Liq. 334, 116469 (2021).

Artículo CAS Google Académico

ASTM G1. Práctica estándar para preparar, limpiar y evaluar especímenes de prueba de corrosión (Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales, 2003).

Google Académico

Hegazy, MA, El-Tabei, AS, Bedair, AH y Sadeq, MA Una investigación de tres nuevos tensioactivos no iónicos como inhibidores de la corrosión para acero al carbono en 0,5 M H2SO4. Corro. ciencia 54, 219 (2012).

Artículo CAS Google Académico

El Aoufir, Y. et al. El efecto de la longitud de la cadena de alquilo en el rendimiento de inhibición de la corrosión de compuestos a base de 1,2,4-triazol para acero dulce en HCl 1,0 M: conocimientos de estudios experimentales y teóricos. J. Mol. Liq. 303, 112631 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Popova, A., Sokolova, E., Raicheva, S. & Christov, M. Estudio de AC y DC del efecto de la temperatura sobre la corrosión del acero dulce en medios ácidos en presencia de derivados de bencimidazol. Corro. ciencia 45, 33–58 (2003).

Artículo Google Académico

Migahed, MA, Attia, AA & Habib, RE Estudio sobre la eficacia de algunos derivados de aminas como inhibidores de corrosión e incrustaciones en sistemas de agua de refrigeración. RSC Avanzado. 5, 57254–57262 (2015).

Artículo ADS CAS Google Académico

Badra, EA, Bedair, MA & Shaban, SM Adsorción y evaluación del rendimiento de algunos derivados de imina como inhibidores de la corrosión del acero dulce en una solución de HCl 1,0 M mediante métodos químicos, electroquímicos y computacionales. Mate. química física 219, 444–460 (2018).

Artículo CAS Google Académico

Cai, L. et al. La superficie de cobre picante resiste la corrosión ácida en soluciones fuertes de HCl. Ing. Ind. química Res. 53, 64 (2014).

Artículo CAS Google Académico

Ghazoui, A. et al. Una investigación de dos nuevos derivados de piridazina como inhibidores de corrosión para acero C38 en HCl 1,0 M. En t. J. Electroquímica. ciencia 8, 2272–2292 (2013).

CAS Google Académico

AbdEl-Rehim, SS, Hassan, HH y Amin, MA Inhibición de 4-(2′-amino-5′-metilfenilazo) antipirina sobre la corrosión del acero dulce en solución de HCl. Mate. química física 78, 337 (2002).

Google Académico

Bosch, RW, Hubrecht, J., Bogaerts, WF y Syrett, BC Modulación de frecuencia electroquímica: una nueva técnica electroquímica para el control de la corrosión en línea. Corrosión 57, 60–70 (2001).

Artículo CAS Google Académico

Qiang, Y., Guo, L., Li, H. & Lan, X. Fabricación de una película de potasio de Losartán respetuosa con el medio ambiente para la inhibición de la corrosión del acero dulce en medio HCl. química Ing. J. 406, 126863 (2021).

Artículo CAS Google Académico

Qiang, Y., Zhang, S., Tan, B. y Chen, S. Evaluación del extracto de hoja de Ginkgo como inhibidor de corrosión ecológico del acero X70 en solución de HCl. Corro. ciencia 1, 1–11 (2018).

ANUNCIOS Google Académico

Ramezanzadeh, M., Bahlakeh, G., Sanaei, Z. & Ramezanzadeh, B. Inhibición de la corrosión del acero dulce en solución de HCl 1 M mediante extracto etanólico de hojas ecológicas de Mangifera indica (mango): dinámica electroquímica y molecular. Yeguada Montecarlo Initio. 463, 1–10 (2018).

Google Académico

Ituen, EB, Solomon, MM, Umoren, SA y Akaranta, O. Inhibición de la corrosión por amitriptilina y formulaciones a base de amitriptilina para aceros en medios simulados de decapado y acidificación. J. Mascota. ciencia Ing. 2, 10 (2019).

Google Académico

Singh, A. et al. Mitigación de la corrosión del acero J55 en una solución de NaCl al 3,5 % mediante un inhibidor macrocíclico. aplicación Navegar. ciencia 356, 341–347 (2015).

Artículo ADS CAS Google Académico

Solmaz, R., Kardas, G., Culha, M., Yazici, B. y Erbil, M. Investigación de la adsorción y el efecto inhibidor de la 2-mercaptotiazolina sobre la corrosión del acero dulce en medios de ácido clorhídrico. Electrochim. Acta 53, 5941–5952 (2008).

Artículo CAS Google Académico

Obi-Egbedi, NO & Obot, IB Xantiona: Un inhibidor de corrosión nuevo y efectivo para acero dulce en solución de ácido sulfúrico. Árabe. J. Chem. 6, 211–223 (2013).

Artículo CAS Google Académico

Qiang, Y., Li, H. & Lan, X. Película anclada de autoensamblaje basada en dos derivados de tetrazol para su aplicación para proteger el cobre en un entorno de ácido sulfúrico. J.Mater. ciencia Tecnología 52, 63–71 (2020).

Artículo Google Académico

Aslam, R., Mobin, M., Aslam, J., Lgaz, H. y Chung, I.-M. Efecto inhibidor de la carboximetilcelulosa sódica y los tensioactivos gemini biodegradables sinérgicos como inhibidores efectivos de la corrosión por MS en HCl 1 M. J.Mater. Res. Tecnología 8, 4521 (2019).

Artículo CAS Google Académico

Moussa, MNH, El-Far, AA & El-Shafei, AA El uso de hidrazonas solubles en agua como inhibidores de la corrosión del acero C en medio ácido. Mate. química física 105, 105–113 (2007).

Artículo CAS Google Académico

Fiori-Bimbi, MV, Alvarez, PE, Vaca, H. & Gervasi, CA Inhibición de la corrosión del acero dulce en solución de HCL por pectina. Corro. ciencia Rev. 92, 192–199 (2015).

Artículo CAS Google Académico

El Hamdani, N., Fdil, R., Tourabi, M., Jama, C. & Bentiss, F. Extracto de alcaloides de Retamamonosperma (L.) Boiss. semillas utilizadas como un nuevo inhibidor ecológico para la corrosión del acero al carbono en una solución de HCl 1 M: estudios electroquímicos y de superficie. aplicación Navegar. ciencia 357, 1294–1305 (2015).

Artículo ADS CAS Google Académico

Li, Y., Wang, D. & Zhang, L. Investigación experimental y teórica sobre un nuevo inhibidor de corrosión para la acidificación efectiva de petróleo y gas. RSC Avanzado. 9, 26464–26475 (2019).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mobin, M. & Khan, MA Adsorción y comportamiento de inhibición de la corrosión de aditivos de polietilenglicol y tensioactivos en acero dulce en H2SO4. J.Mater. Ing. Llevar a cabo. 23, 222–229 (2014).

Artículo CAS Google Académico

Dezellus, O. & Eustathopoulos, N. Problemas fundamentales de la humectación reactiva por metales líquidos. J.Mater. Sci 45, 4256–4264 (2010).

Artículo ADS CAS Google Académico

Wu, W., Chen, M. y Liang, S. Superficie superhidrofóbica de aleación de Cu-Zn mediante grabado dependiente de la concentración de O2 en un paso. J. Interfaz coloidal Sci. 326, 478–482 (2008).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Alagta, A., Felhosi, I. & Bertoti, I. Propiedades de protección contra la corrosión de la monocapa autoensamblada de ácido hidroxámico sobre acero al carbono. Corro. ciencia 50, 1–1649 (2008).

Artículo CAS Google Académico

Yuce, AO & Kardas, G. Adsorción y efecto inhibidor de la 2-tiohidantoína sobre la corrosión del acero dulce en HCl 0,1 M. Corro. ciencia 58, 86–94 (2012).

Artículo CAS Google Académico

Mobin, M., Aslam, R., Zehra, S. y Ahmad, M. Surfactante gemini catiónico respetuoso con el medio ambiente y biológico como nuevo inhibidor de corrosión para acero dulce en solución de HCl 1 M. J. Surf. detergente https://doi.org/10.1007/s11743-016-1904-x (2018).

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Los autores agradecen al CSIR, Nueva Delhi India con Beca de Investigador Asociado a Ruby Aslam con F.No. 09/112(0616)2K19 EMR-I. Los autores también desean agradecer a la Instalación de Instrumentos Sofisticados de la Universidad y al Centro Interdisciplinario de Nanotecnología, AMU Aligarh, India, por proporcionar instalaciones de investigación como TEM, SEM-EDS y mediciones de ángulo de contacto.

Laboratorio de Investigación de Corrosión, Departamento de Química Aplicada, Facultad de Ingeniería y Tecnología, Universidad Musulmana de Aligarh, Aligarh, 202002, India

Ruby Aslam, Mohammad Mobin y Mohd. Zapato

Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad de Taibah, Yanbu, Al-Madina, 30799, Arabia Saudita

Jeenat Aslam

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RA: Conceptualización, experimentación, redacción del borrador original, MM: Supervisión, Recursos, Validación, redacción del borrador original, MS: Caracterización, redacción del borrador original, JA: Metodología, redacción del borrador original, análisis, revisión y edición.

Correspondencia a Mohammad Mobin.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Aslam, R., Mobin, M., Shoeb, M. et al. Nuevo nanocompuesto de ZrO2-glicina como inhibidor de corrosión de alta temperatura ecológico para acero dulce en solución de ácido clorhídrico. Informe científico 12, 9274 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-13359-y

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Recibido: 24 febrero 2022

Aceptado: 11 de mayo de 2022

Publicado: 03 junio 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-13359-y

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