Características de mitigação da corrosão de alguns novos derivados organoselênio tioureia para decapagem ácida do aço C1018 via estudo experimental e teórico

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 9058 (2023) Citar este artigo

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Dois derivados de tioureia organoselênio, 1-(4-(metilselanil)fenil)-3-feniltioureia (DS036) e 1-(4-(benzilselanil)fenil)-3-feniltioureia (DS038) foram produzidos e categorizados usando FTIR e RMN (1H e 13C). A eficácia dos dois compostos acima como inibidores de corrosão do aço C em HCl molar foi avaliada utilizando as técnicas de polarização potenciodinâmica (PD) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). As descobertas de PD indicam que DS036 e DS038 possuem recursos de tipo misto. Os resultados do EIS mostram que o aumento de sua dose não apenas altera a resistência de polarização do aço C de 18,53 para 363,64 e 463,15 Ω cm2, mas também altera a capacitância da camada dupla de 710,9 para 49,7 e 20,5 μF cm-2 na ocorrência de 1,0 mM de DS036 e DS038, respectivamente. Na dose de 1,0 mM, os derivados organoselênio tioureia apresentaram a maior eficiência de inibição de 96,65% e 98,54%. A adsorção da molécula inibitória ocorreu ao longo da isoterma de Langmuir no substrato de aço. A energia livre de adsorção do processo de adsorção também foi pretendida e indicou uma adsorção química e física combinada na interface aço C. Os estudos FE-SEM apoiam as capacidades de adsorção e proteção dos sistemas inibidores de moléculas baseados em OSe. Em cálculos Silico (simulações DFT e MC) explorou-se a atração entre os derivados organoselênio tioureia estudados e ânions de solução corrosiva em uma superfície de Fe (110). Os resultados obtidos mostram que estes compostos podem constituir uma superfície adequada para prevenir e controlar a taxa de corrosão.

Excelentes qualidades mecânicas fazem do aço carbono (aço C) um material essencial com ampla gama de utilizações em diferentes áreas, incluindo os setores marítimo e petrolífero1. Os aços C são facilmente corroídos em ambientes ácidos, principalmente em ácido clorídrico que é usado para decapagem industrial, descalcificação ácida, limpeza e acidificação de poços de petróleo2. O custo anual das perdas poderia ser calculado em milhares de milhões de dólares3. Embora muitas estratégias, incluindo revestimento e deposição, tenham sido criadas para evitar a corrosão dos metais4,5,6,7, o uso de inibidores de corrosão ainda está entre as melhores e mais eficientes estratégias8,9. Os inibidores de corrosão distinguem-se pela sua forte capacidade de adesão a superfícies metálicas. A taxa de corrosão é imediatamente reduzida quando o inibidor é adicionado em quantidades modestas, uma vez que previne rapidamente a corrosão10.

Devido à sua abundância em centros de adsorção, como heteroátomos (enxofre, oxigênio e nitrogênio), moléculas orgânicas são frequentemente utilizadas como eficientes inibidores de corrosão para aço-carbono em condições aquosas. Isto torna os inibidores custo-efetivos7,11,12. Os contatos mútuos entre a superfície metálica e a camada orgânica, que são controlados por um mecanismo de adsorção, podem diminuir significativamente a taxa de reações de corrosão anódica e catódica na interface metal/solução . Embora técnicas eletroquímicas como espectroscopia de impedância eletroquímica e polarização potenciodinâmica possam medir a taxa de corrosão, simulações teóricas podem medir as interações entre metais e inibidores .

Os híbridos de organoselênio (OSe) ganharam recentemente muita atenção como resultado de suas diversas aplicações, particularmente em química de materiais e medicinais . As características inéditas do selênio (Se) e as propriedades redox garantiram as potenciais aplicações bioquímicas e industriais dos agentes OSe . A menor eletronegatividade e o maior tamanho do Se em comparação com seus análogos enxofre, nitrogênio e fósforo são as principais razões para sua maior polarizabilidade e, portanto, nucleofilicidade . Consequentemente, os compostos organoselênio (OSe) são geralmente bons nucleófilos e possuem potenciais atividades catalíticas e quelantes . Ao contrário do enxofre, o Se é um semicondutor e apresenta propriedades fotocondutoras e fotovoltaicas, sendo, portanto, amplamente utilizado na ciência dos materiais e na eletrônica, como células solares, baterias de íons de sódio, fotocélulas e medidores de luz .

15 wt % HCl) are highly required in pipeline cleaning solutions and acidizing fluids, as well as in the petrochemical industries. Within this context, thioureas have shown potential application in retarding the corrosion of aluminum, copper, ferrous, zinc, and magnesium metals in different aggressive media by influencing the cathodic and anodic reactions. They acted as ideal adsorption sites in potential inhibitors owing to their ability to share free electrons with the metal template via their two nitrogen and sulfur atoms thus protecting the metals from acid corrosion by preventing the contact surface area available with hydrogen ions16. On the other hand, OSe compounds are considered better corrosion inhibitors than their organosulfur homologous owing to the Se greater ability to share its outer electrons with metals. Unfortunately, the anticorrosive efficacy of the OSe agents was seldom discussed and limited to a few examples in the literature. Recently, we reported different organoselenocyanates- (I and II) and diselenide-based (III and IV) water-soluble OSe compounds corrosion inhibitors for reinforced steel in the simulated concrete pore solution19. Moreover, we developed several OSe-tethered anthranilic acid hybrids (V, VI, and VII) as potential corrosion inhibitors for the J55 pipeline steel and 6061 aluminum alloy20. Additionally, we have also reported OSe-based tetrazoles (VIII, and IX) as promising corrosion inhibitors for the J55 steel tubing samples during oil well acidizing (Fig. 1)21./p>

DS036. It is important to note that the inhibitory efficiencies determined by electrochemical measurements are essentially in agreement with those determined by PDP, as indicated in Table 1./p>