Insight into the corrosion inhibition of Ce-MOF on copper in aqueous chloride environment: From experimental validation to molecular-level prediction

• DOI: 10.1016/j.apsadv.2023.100526
• Publication Date: 2023-11-30T16:19:31Z
• Authors: Valentine Chikaod...; Vitalis Ikenna Ch...; Ajeev John Porsia; Padhmanathan Ponn...; Chandra Sekar Nat...; Rakesh Chandra Barik
• Keywords: Electrochemical impedance; Surface analysis; Computational chemistry; Chloride environment; Erosion corrosion of copper water tubes; Metal-organic framework; Electrode; Computational studies; Materials Science; Chemistry and Applications of Metal-Organic Frameworks; Organic chemistry; Phase (matter); Chloride; Inorganic Chemistry; Chemical engineering; Engineering; FOS: Chemical sciences; Materials Chemistry; Electrochemistry; Aqueous solution; Materials of engineering and construction. Mechanics of materials; Biology; Metal-Organic Frameworks; FOS: Chemical engineering; Magnesium-Based Cements and Nanomaterials; Ecology; Metal; Environmentally friendly; Corrosion Inhibitors and Protection Mechanisms; Corrosion Inhibitors; Ring (chemistry); Materials science; TP250-261; Corrosion; Chemistry; Ce-MOF; Industrial electrochemistry; Physical chemistry; FOS: Biological sciences; Physical Sciences; Heteroatom; Metallurgy; TA401-492; Density functional theory; Adsorption; Aqueous two-phase system; Copper; Inorganic chemistry

Actuellement, la demande d'inhibiteurs de corrosion respectueux de l'environnement pour le milieu marin est en augmentation en raison des réglementations gouvernementales visant à éliminer progressivement les toxiques. Un nouvel aperçu de l'incorporation à température ambiante de matériaux organiques et inorganiques pour former un cadre organique métallique à base de Ce (Ce-MOF) respectueux de l'environnement pour l'inhibition de la corrosion des alliages de cuivre dans un environnement riche en chlorure devient impératif. Ce-MOF contient des hétéroatomes O et N qui peuvent facilement former une couche compacte et uniforme sur une surface métallique pour prévenir les attaques de corrosion. Le potentiel d'inhibition du Ce-MOF a donc été examiné via la méthode électrochimique combinée, la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) et la simulation de la dynamique moléculaire (MD). Les résultats globaux ont révélé une forte protection du cuivre en présence du Ce-MOF formulé par rapport à son absence.<br/>في الوقت الحالي، يزداد الطلب على مثبطات التآكل الصديقة للبيئة للبيئة البحرية بسبب اللوائح الحكومية للتخلص التدريجي من المثبطات السامة. أصبح من الضروري رؤية جديدة لدمج المواد العضوية وغير العضوية في درجة حرارة الغرفة لتشكيل إطار عضوي معدني حميد بيئيًا (Ce - MOF) لتثبيط تآكل سبائك النحاس في البيئة الغنية بالكلوريد. يحتوي Ce - MOF على ذرات غير متجانسة O و N والتي يمكن أن تشكل بسهولة طبقة موحدة مدمجة على سطح معدني لمنع هجوم التآكل. وهكذا تم فحص إمكانات تثبيط Ce - MOF من خلال الطريقة الكهروكيميائية المشتركة، ونظرية الكثافة الوظيفية (DFT) ومحاكاة الديناميكيات الجزيئية (MD). كشفت النتائج الإجمالية عن حماية قوية للنحاس في وجود تركيبة Ce - MOF مقارنة بغيابها.<br/>Currently, the demand for environmentally friendly corrosion inhibitors for marine environment is on the increase due to government regulations to phase out toxic ones. A new insight into room temperature incorporation of organic and inorganic materials to form an environmentally benign Ce-based metal organic framework (Ce-MOF) for corrosion inhibition of copper alloys in chloride rich environment becomes imperative. Ce-MOF contains O and N heteroatoms which can easily form compact-uniform layer on metallic surface to prevent corrosion attack. The inhibition potential of Ce-MOF was thus examined via combined electrochemical method, density functional theory (DFT) and molecular dynamics (MD) simulation. The overall results revealed a strong protection of copper in the presence of the formulated Ce-MOF compared to its absence.<br/>Actualmente, la demanda de inhibidores de la corrosión respetuosos con el medio ambiente para el medio marino está aumentando debido a las regulaciones gubernamentales para eliminar gradualmente los tóxicos. Se hace imperativo un nuevo conocimiento sobre la incorporación a temperatura ambiente de materiales orgánicos e inorgánicos para formar un marco orgánico metálico a base de Ce (Ce-MOF) ambientalmente benigno para la inhibición de la corrosión de las aleaciones de cobre en un entorno rico en cloruro. Ce-MOF contiene heteroátomos de O y N que pueden formar fácilmente una capa compacta y uniforme sobre la superficie metálica para evitar el ataque de la corrosión. Por lo tanto, el potencial de inhibición de Ce-MOF se examinó mediante el método electroquímico combinado, la teoría funcional de densidad (DFT) y la simulación de dinámica molecular (MD). Los resultados generales revelaron una fuerte protección del cobre en presencia del Ce-MOF formulado en comparación con su ausencia.<br/>