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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80746| Tipo: | Tese |
| Título: | Use of chemically modified azoles for use in copper corrosion inhibitors in acid medium: theoretical and experimental aspects |
| Autor(es): | Costa, Stefane Nunes |
| Orientador: | Lima Neto, Pedro de |
| Palavras-chave em português: | Inibidores de corrosão;Cobre;Imidazol;Triazóis;Teoria da densidade funcional |
| Palavras-chave em inglês: | Corrosion inhibitors;Copper;Imidazole;Triazoles;Density functional theory |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
| Data do documento: | 2023 |
| Citação: | COSTA, Stefane Nunes. Use of chemically modified azoles for use in copper corrosion inhibitors in acid medium: theoretical and experimental aspects. 2023. 89 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023. |
| Resumo: | Este trabalho apresenta a aplicação de moléculas azóles (imidazol e triazol) modificadas para aplicação como inibidor de corrosão para eletrodo de cobre em ácido sulfúrico 0,5mol L-1. Os compostos a serem avaliados são: 4-(1H-imidazol-1-il)benzaldeído (IB), 4-(1H-imidazol-1-il)anilina 4-(Imidazol-1-il)-Fenol (IA), (IF), [4-(1H-imidazol-1-il )-Fenil]Metanol 1-fenil-2-(1H-1,2,4-triazol-1-il) etanona (MFI),(TR-1), 1-(2,4-difluorofenil)-2(1H-1,2,4-triazol-1-il)etanona (TR-2), 1-(4-clorofenil)-2-(1H-1,2, 4-triazol-1-il)etanona (TR-3) e 1-(p-toluil)-2-(1H-1,2,4-triazol-1-il)etanona (TR-4). Várias técnicas eletroquímicas, como Potencial de Circuito Aberto (PCA), Polarização Potenciodinâmica Linear (PPL) e Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE), foram realizadas, bem como modelagem química foi aplicada usando técnicas de Monte Carlo e DFT. Todos os derivados do imidazol inibiram a corrosão do cobre, e os valores de inibição situaram-se entre 80 e 94%. Uma boa correlação entre os valores de eficiência de inibição e energia de adsorção de Gibbs foram encontrados, mostrando que quanto mais energia de Gibbs negativa, melhor interação do inibidor de corrosão com a superfície cobre, diminuindo sua corrosão em meio 0,5 mol L -1 H 2 SO 4 . Os cálculos da DFT mostraram diferenças nas propriedades eletrônicas e de reatividade do imidazol e outras moléculas. Quanto mais alto a inibição da corrosão de derivados imidazólicos pode ser explicada pela característica eletrofílica de essas moléculas, uma vez que existem orbitais moleculares vazios espalhados principalmente em anéis de benzeno que fazem uma transferência de carga metal-ligante, recebendo densidade eletrônica da superfície do cobre por backbonding, de acordo com as funções eletrônicas de Fukui e a distribuição de carga potencial considerando o mapa de potencial eletrostático. Em relação aos triazois, as análises dos dados eletroquímicos mostraram que TR-2 apresentou a maior eficiência de inibição (95,12% para LPP e 83,55% para EIE). A análise isotérmica mostrou que TR-s apresentaram a maior constante de adsorção, assim como a menor energia de adsorção de Gibbs. Considerando as simulações de Monte Carlo, a molécula de TR-2 é adsorvida na superfície do eletrodo pelo grupo triazol, o que favorece a criação de um filme estável sobre o eletrodo. A análise eletrônica dos cálculos DFT mostra que a polaridade e as energias LUMO das moléculas desempenham um papel importante na criação de um complexo de coordenação entre a superfície do eletrodo e a molécula inibidora de TR-2. |
| Abstract: | This work presents the application of modified azole molecules (imidazole and triazole) for application as a corrosion inhibitor for copper electrode in sulfuric acid 0.5 mol L-1. The compounds to be evaluated are: 4-(1H-imidazole-1-yl)benzaldehyde (IB), 4-(1H-imidazole-1-yl)aniline (IA), [4-(1H-imidazole-1-yl)-Phenyl]Methanol (IFM), 4-(Imidazole-1-yl)-Phenol (IF), 1-phenyl-2-(1H-1,2,4-triazole-1-yl)ethanone (TR-1), 1-(2,4-difluorophenyl)-2(1H-1,2,4-triazole-1-yl)ethanone (TR-2), 1-(4-chlorophenyl)-2-(1H-1, 2, 4-triazole-1-yl)ethanone (TR-3) and 1-(p-toluyl)-2-(1H-1,2,4-triazole-1-yl)ethanone (TR-4). Electrochemical techniques such as Open Circuit Potential (OCP), Linear Potentiodynamic Polarization (LPP) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) were performed, as well as chemical modeling was applied using Monte Carlo and DFT techniques. All imidazole derivatives inhibited copper corrosion, and the inhibition values were between 80 and 94%. A good correlation between the values of inhibition efficiency and Gibbs adsorption energy were found, showing that the more negative Gibbs energy, the better interaction of the corrosion inhibitor with the copper surface, decreasing its corrosion in 0.5 mol L-1 medium H2SO4. DFT calculations showed differences in the electronic and reactivity properties of imidazole and other molecules. The higher corrosion inhibition of imidazole derivatives can be explained by the electrophilic characteristic of these molecules, since there are empty molecular orbitals scattered mainly in benzene rings that transfer metal-to-binder charge, receiving electron density from the copper surface. By backbonding, according to the Fukui electronic functions and the potential charge distribution considering the electrostatic potential map. Regarding the triazoles, the analysis of the electrochemical data showed that TR-2 presented the highest inhibition efficiency (95.12% for LPP and 83.55% for EIE). The isothermal analysis showed that TR-s presented the highest adsorption constant, as well as the lowest Gibbs adsorption energy. Considering the Monte Carlo simulations, the TR-2 molecule is adsorbed on the electrode surface by the triazole group, which favors the creation of a stable film on the electrode. Electronic analysis of the DFT calculations shows that the polarity and LUMO energies of the molecules play an important role in creating a coordination complex between the electrode surface and the TR-2 inhibitor molecule. Keywords: corrosion inhibitors, imidazole, triazole, copper, DFT |
| Descrição: | Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80746 |
| ORCID do(s) Autor(es): | orcid logo https://orcid.org/0000-0002-9693-3811 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | https://lattes.cnpq.br/7223918620158873 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0002-1613-4797 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/2969689646961586 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | DEMM - Teses defendidas na UFC |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| 2023_tese_sncosta.pdf | Trabalho corrigido | 7,42 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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