論文の概要: Inhibition of steel corrosion with imidazolium-based compounds -- experimental and theoretical study

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.02006v2
• Date: Fri, 30 Jul 2021 17:05:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-12 22:22:46.929570
• Title: Inhibition of steel corrosion with imidazolium-based compounds -- experimental and theoretical study
• Title（参考訳）: イミダゾリウム系化合物による鋼の腐食抑制 -実験的および理論的研究-
• Authors: Dominik Legut, Andrzej P. K\k{a}dzielawa, Petr P\'anek, Krist\'yna Markov\'a, Petra V\'a\v{n}ov\'a, Kate\v{r}ina Kone\v{c}n\'a, and \v{S}\'arka Langov\'a
• Abstract要約: 偏光測定により、研究された化合物は主として陽極反応を伴う混合型阻害剤であることが証明された。 アルキル鎖長が阻害効率に及ぼす影響はアニオン型よりもはるかに大きい。 鉄表面Fe(110)上の一分子の現実的モデルを求め, 密度汎関数理論計算を適用した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This work aims to investigate the corrosion inhibition of the mild steel in the 1 M HCl solution by 1-octyl-3-methylimidazolium hydrogen sulphate 1-butyl-3-methylimidazolium hydrogen sulphate, and 1-octyl-3-methylimidazolium chloride, using electrochemical, weight loss, and surface analysis methods as well as the full quantum-mechanical treatment. Polarization measurements prove that studied compounds are mixed-type inhibitors with a predominantly anodic reaction. The inhibition efficiency obtained from the polarization curves is about 80-92% for all of the 1-octyl-3-methylimidazolium salts with a concentration higher than 0.005 mol/l, while it is much lower for 1-butyl-3-methylimidazolium hydrogen sulphate. The values measured in the weight loss experiments (after seven days) are to some extent higher (reaching up to 98% efficiency). Furthermore, we have shown that the influence of the alkyl chain length on the inhibition efficiency is much larger than that of the anion type. Furthermore, we obtain a realistic model of a single molecule on iron surface Fe(110) by applying the Density Functional Theory calculations. We use the state-of-the-art computational approach, including the meta-GGA strongly-constrained and appropriately normed semilocal density functional to model the electronic structure properties of both free and bounded-to-surface molecules of 1-butyl-, 1-hexyl-, and 1-octyl-3-methylimizadolium bromide, chloride, and hydrogen sulphate. From the calculations we extract, the HOMO/LUMO gap, hardness, electronegativity, and charge transfer of electrons from/to molecules-in-question. It supports the experimental findings and explains the influence of the alkyl chain length and the functional group on the inhibition process.
• Abstract（参考訳）: 本研究は, 1-オクチル-3-メチルイミダゾリウム水素硫酸塩1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム水素硫酸塩および1-オクチル-3-メチルイミダゾリウム塩化物による1mhcl溶液中の軟鋼の腐食抑制を電気化学的, 重量損失, 表面分析法および全量子力学的処理により検討することを目的とした。 偏光測定により、研究された化合物は、主に陽極反応を持つ混合型阻害剤であることが証明される。 偏光曲線から得られる阻害効率は、0.005 mol/l以上の1-オクチル-3-メチルイミダゾリウム塩の約80-92%であり、また1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム水素硫酸塩よりもはるかに低い。 減量実験(7日後)で測定された値は、ある程度高い(最大98%の効率)。 さらに, 阻害効率に対するアルキル鎖長の影響は, アニオン型よりも遥かに大きいことがわかった。 さらに, 鉄表面Fe(110)上の一分子の現実的モデルについて, 密度汎関数理論計算を適用した。 メタGAを強く拘束し、適切に規範化された半局所密度関数を用いて、1-ブチル-, 1-ヘキシル-, 1-オクチル-3-メチルイミサドリウムブロミド, 塩化物, 硫酸水素の電子構造をモデル化する。 計算から、HOMO/LUMOギャップ、硬さ、電子陰性度、電子の分子間移動を抽出する。 実験結果を支持し、アルキル鎖の長さと官能基が阻害過程に与える影響を説明する。

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