Insights into the nature of the coupling interactions between uracil corrosion inhibitors and copper : a DFT and molecular dynamics study

In this study, the nature of the coupling interactions between copper and uracil as well as its several derivatives has been systematically investigated employing the atoms in molecules (AIM) theory and energy decomposition analyses. The whole interaction process has been investigated through the analyses of the radial distribution functions of the Cu⋯X (X = S and O) contact on the basis of the ab initio molecular dynamics. No direct relationship between the adsorption strengths and inhibition efficiencies of the inhibitors has been observed. Additionally, the possibility of the methyl-substituted dithiouracil species to act as copper corrosion inhibitors has been tested.

Electrochemical, SEM/EDS and quantum chemical study of phthalocyanines as corrosion inhibitors for mild steel in 1 mol/l HCl

The inhibition effect of metal-free phthalocyanine (H2Pc), copper phthalocyanine (CuPc) and copper phthalocyanine tetrasulfuric tetrasodium salt (CuPc center dot S(4)center dot Na-4) on mild steel in I mol/l HCl in the concentration range of 1.0 X 10(-5) to 1.0 X 10(-3) mol/l was investigated by electrochemical test, scanning electron microscope with energy dispersive spectrometer (SEM/EDS) and quantum chemical method. The potentiodynamic polarization curves of mild steel in hydrochloric acid containing these compounds showed both cathodic and anodic processes of steel corrosion were suppressed, and the Nyquist plots of impedance expressed mainly as a capacitive loop with different compounds and concentrations. For all these phthalocyanines, the inhibition efficiency increased with the increase in inhibitor concentration, while the inhibition efficiencies for these three phthalocyanines with the same concentration decreased in the order Of CuPc center dot S(4)center dot Na-4 > CuPc > H2Pc according to the electrochemical measurement results. The SEM/EDS analysis indicated that there are more lightly corroded and oxidative steel surface for the specimens after immersion in acid solution containing 1.0 x 10(-3) mol/l phthalocyanines than that in blank. The quantum chemical calculation results showed that the inhibition efficiency of these phthalocyanines increased with decrease in molecule's LUMO energy, which was different from the micro-cyclic compounds. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Aminic nitrogen-bearing polydentate Schiff base compounds as corrosion inhibitors for iron in acidic media: A quantum chemical calculation

Quantum chemical calculations based on DFT method were performed on three polydentate Schiff base compounds (PSCs) used as corrosion inhibitors for iron in acid media to determine the relationship between the molecular structure of PSC and inhibition efficiency. The structural parameters, such as the frontier molecular orbital energy HOMO (highest occupied molecular orbital) and LUMO (lowest unoccupied molecular orbital), the charge distribution of the studied inhibitors, the absolute electronegativity (chi) values, and the fraction of electrons (Delta N) transfer from inhibitors to iron, were also calculated and correlated with inhibition efficiencies. The results showed that the inhibition efficiency of PSCs increased with the increase in E-HOMO and decrease in E-LUMO-E-HOMO; and the areas containing N atoms are most possible sites for bonding the metal iron surface by donating electrons to the metal. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Electrochemical and quantum chemical study of purines as corrosion inhibitors for mild steel in 1 M HCl solution

The purines and its derivatives, such as, guanine, adenine, 2,6-diaminopurine, 6-thioguanine and 2,6-dithiopurine, were investigated as corrosion inhibitors for mild steel in 1 M HCl solution by weight loss measurements, electrochemical tests and quantum chemical calculations. The polarization curves of mild steel in the hydrochloric acid solutions of the purines showed that both cathodic and anodic processes of steel corrosion were suppressed. The Nyquist plots of impedance expressed mainly as a depressed capacitive loop with different compounds and concentrations. For all these purines, the inhibition efficiency increased by increasing the inhibitor concentration, and the inhibition efficiency orders are 2,6-dithiopurine > 6-thioguanine > 2,6-diaminopurine > adenine > guanine with the highest inhibiting efficiency of 88.0% for 10(-3) M 2,6-dithiopurine. The optimized structures of purines, the Mulliken charges, molecular orbital densities and relevant parameters were calculated by quantum chemical calculations. The quantum chemical calculation results inferred that the adsorption belong to physical adsorption, which might arise from the pi stacking between the pi electron of the purines and the metal surface. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Electrochemical and thermodynamic investigation of diniconazole and triadimefon as corrosion inhibitors for copper in synthetic seawater

This paper presents the investigation of diniconzole and triadimefon as chemical corrosion inhibitors for freshly polished copper in synthetic seawater (3.5% NaCl solution). Determination of weight loss, polarization curves, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and SEM, were performed to analyze the inhibiting performance of these compounds. Polarization curves show that they act as mixed-type inhibitors. EIS indicates that an adsorption film of the inhibitors is formed on copper surface. The highest values of inhibition efficiency are respectively, 99.2% and 97.3% at 100 mg/L concentration. Thermodynamic calculation suggests that chemisorptions between the compounds and copper are accordance with Langmuir adsorption isotherm. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Active corrosion protection of AA2024 by sol-gel coatings with corrosion inhibitors

A indústria aeronáutica utiliza ligas de alumínio de alta resistência para o fabrico dos elementos estruturais dos aviões. As ligas usadas possuem excelentes propriedades mecânicas mas apresentam simultaneamente uma grande tendência para a corrosão. Por esta razão essas ligas necessitam de protecção anticorrosiva eficaz para poderem ser utilizadas com segurança. Até à data, os sistemas anticorrosivos mais eficazes para ligas de alumínio contêm crómio hexavalente na sua composição, sejam pré-tratamentos, camadas de conversão ou pigmentos anticorrosivos. O reconhecimento dos efeitos carcinogénicos do crómio hexavalente levou ao aparecimento de legislação banindo o uso desta forma de crómio pela indústria. Esta decisão trouxe a necessidade de encontrar alternativas ambientalmente inócuas mas igualmente eficazes. O principal objectivo do presente trabalho é o desenvolvimento de prétratamentos anticorrosivos activos para a liga de alumínio 2024, baseados em revestimentos híbridos produzidos pelo método sol-gel. Estes revestimentos deverão possuir boa aderência ao substrato metálico, boas propriedades barreira e capacidade anticorrosiva activa. A protecção activa pode ser alcançada através da incorporação de inibidores anticorrosivos no prétratamento. O objectivo foi atingido através de uma sucessão de etapas. Primeiro investigou-se em detalhe a corrosão localizada (por picada) da liga de alumínio 2024. Os resultados obtidos permitiram uma melhor compreensão da susceptibilidade desta liga a processos de corrosão localizada. Estudaram-se também vários possíveis inibidores de corrosão usando técnicas electroquímicas e microestruturais. Numa segunda etapa desenvolveram-se revestimentos anticorrosivos híbridos orgânico-inorgânico baseados no método sol-gel. Compostos derivados de titania e zirconia foram combinados com siloxanos organofuncionais a fim de obter-se boa aderência entre o revestimento e o substrato metálico assim como boas propriedades barreira. Testes industriais mostraram que estes novos revestimentos são compatíveis com os esquemas de pintura convencionais actualmente em uso. A estabilidade e o prazo de validade das formulações foram optimizados modificando a temperatura de armazenamento e a quantidade de água usada durante a síntese. As formulações sol-gel foram dopadas com os inibidores seleccionados durante a primeira etapa e as propriedades anticorrosivas passivas e activas dos revestimentos obtidos foram estudadas numa terceira etapa do trabalho. Os resultados comprovam a influência dos inibidores nas propriedades anticorrosivas dos revestimentos sol-gel. Em alguns casos a acção activa dos inibidores combinou-se com a protecção passiva dada pelo revestimento mas noutros casos terá ocorrido interacção química entre o inibidor e a matriz de sol-gel, de onde resultou a perda de propriedades protectoras do sistema combinado. Atendendo aos problemas provocados pela adição directa dos inibidores na formulação sol-gel procurou-se, numa quarta etapa, formas alternativas de incorporação. Na primeira, produziu-se uma camada de titania nanoporosa na superfície da liga metálica que serviu de reservatório para os inibidores. O revestimento sol-gel foi aplicado por cima da camada nanoporosa. Os inibidores armazenados nos poros actuam quando o substrato fica exposto ao ambiente agressivo. Numa segunda, os inibidores foram armazenados em nano-reservatórios de sílica ou em nanoargilas (halloysite), os quais foram revestidos por polielectrólitos montados camada a camada. A terceira alternativa consistiu no uso de nano-fios de molibdato de cério amorfo como inibidores anticorrosivos nanoparticulados. Os nano-reservatórios foram incorporados durante a síntese do sol-gel. Qualquer das abordagens permitiu eliminar o efeito negativo do inibidor sobre a estabilidade da matriz do sol-gel. Os revestimentos sol-gel desenvolvidos neste trabalho apresentaram protecção anticorrosiva activa e capacidade de auto-reparação. Os resultados obtidos mostraram o elevado potencial destes revestimentos para a protecção anticorrosiva da liga de alumínio 2024.