Electrochemical studies on the corrosion inhibition behavior of some N- and/or S-containing compounds /
Hanan Mohamed Colan Abubaker,
Electrochemical studies on the corrosion inhibition behavior of some N- and/or S-containing compounds / دراسات كهروكيميائية على سلوك تثبيط التآكل لبعض المركبات المحتوية على النيتروجين و/ أو الكبريت by Hanan Mohamed Colan Abubaker ; Supervisors Prof. Dr. Mohamed saada el-deab, Prof. Dr. Ahmed Abdou el-sherif, Dr. Muhammad Gamal Abd El-Moghny. - 483 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 445-474.
This study examines the effectiveness of cysteine as an eco-friendly in inhibiting the corrosion of low-carbon steel in a sulfuric acid solution and the impact of adding various metal ions (Cu2+, Ni2+, and Co2+) to the media. All solutions were prepared using distilled water. The results show that 5 mM cysteine inhibits corrosion (IE = 65%), increasing to 93.5% in the presence of 4×10-5 M Cu2+ ions, but decreasing with the addition of Co2+ or Ni2+ ions. The inhibitive action of cysteine-Cu is the best one and that may be attributed to the formation of a protective coating on the metal surface, which prevents chemical reactions in an aggressive environment. Moreover, the DFT calculation found that the adsorption energy increased from -17.2 to -97.7 and -104.6 kcal/mol in the case of cysteine, Cysteine-Cu SAM, and Cysteine-Cu(II) Salt and the closest atom to the surface reduced from 2.576 to 2.128 and 2.146 Å which indicates Cysteine-Cu better adhere to the surface. SEM, XRD, and XPS were used to analyze the formation of the protective layer. This can potentially develop new and more effective corrosion inhibitors for industrial applications.
The study applied potentiodynamic polarization (PDP) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) to investigate how N-acetylcysteine (NAC) inhibits the corrosion of carbon steel in a sulfuric acid solution. NAC acted as a mixed inhibitor, primarily anodic, impacting the iron dissolution more than the hydrogen evolution reaction. As the inhibitor concentration increased, the charge transfer resistance (Rct) also gradually increased. Using the EIS method, the inhibition efficiency (IE) reached a value of 97.1% at a concentration of 5 mM NAC in the presence of Cu2+ ions. The NAC adsorption was in agreement with the Langmuir isotherm. The value of adsorption Gibbs energy (DGoads) was approximately -30.48 kJ mol-1, indicating spontaneous adsorption and a mixed action mechanism, in which physical adsorption prevailed over chemical adsorption by NAC. أدت إضافة5 mM من السيستين إلى تحسين كفاءة التثبيط (IE) للصلب منخفض الكربون بشكل كبير في 0.5MH2SO4. أيضا ، أدت إضافة كميات تتبع الأيونات المعدنية إلى الوسائط المسببة للتآكل إلى تعزيز كفاءة التثبيط بشكل كبير بالترتيب: 4×10-5 M Cu2+ ions (IE = 93.5%) > 1×10-5 M Ni2+ ions (IE = 59.8%) > 1×10-5 M Co2+ ions
(IE = 48.2%)كما تم التحقيق فيها من خلال استقطاب Tafel وقياسات EIS. لا تؤدي إضافة أيونات النيكل والكوبالت إلى محلول السيستين إلى تحسين الجزء الكاثودي من منحنى الاستقطاب، ولكنها تحسن الجزء الأنودي قليلا. هذا يعني أن إضافة أيونات النيكل والكوبالت يقلل قليلا من معدل تآكل المعدن. كما تم تحسين IE في وجود أيونات المعادن في وجود أيونات الكلوريد (0.05 M NaCl)، كما أكدت القياسات الكهروكيميائية. قدمت نتائج هذه الدراسة دليلا على أن مزيج السيستين وأيونات النحاس الثنائي هو مثبط تآكل واعد ل LCS. من المحتمل أن تكون آلية التثبيط معقدة وتتضمن كلا من امتصاص السيستين وأيونات النحاس الثنائي على سطح LCS وتطوير طبقة واقية. تم تأكيد هذه النتائج وتميزها بتقنيات تحليل SEM و XRD و XPS.
وجدت هذه الدراسة أن NAC يمكن أن يقلل بشكل فعال من معدل تآكل الفولاذ المنخفض في محلول 0.5MH2SO4. تؤدي زيادة تركيز NAC إلى انخفاض في سعة الطبقة المزدوجة وزيادة كفاءة التثبيط. يتم تكوين فيلم NAC الممتز بواسطة مواقع الأكسجين والنيتروجين والكبريت. يعمل mM NAC 5 كمثبط من النوع المختلط مع غلبة أنوديك. وخلصت الدراسة أيضا إلى أن تركيبات مثبطات التآكل القائمة على NAC لها كفاءة أعلى مقارنة ب NAC وحدها في درجات الحرارة العالية ، وهي قابلة للمقارنة مع المثبطات التجارية في ظل نفس الظروف. لذلك ، فإن مثبطات التآكل القائمة على NAC لها تطبيقات عملية لتقليل تآكل المعادن في الظروف الميدانية.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Nitrogen compounds
Low carbon steel Corrosion inhibition Cysteine N-acetylcysteine DFT sulfuric acid metal ions
547.593
Electrochemical studies on the corrosion inhibition behavior of some N- and/or S-containing compounds / دراسات كهروكيميائية على سلوك تثبيط التآكل لبعض المركبات المحتوية على النيتروجين و/ أو الكبريت by Hanan Mohamed Colan Abubaker ; Supervisors Prof. Dr. Mohamed saada el-deab, Prof. Dr. Ahmed Abdou el-sherif, Dr. Muhammad Gamal Abd El-Moghny. - 483 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 445-474.
This study examines the effectiveness of cysteine as an eco-friendly in inhibiting the corrosion of low-carbon steel in a sulfuric acid solution and the impact of adding various metal ions (Cu2+, Ni2+, and Co2+) to the media. All solutions were prepared using distilled water. The results show that 5 mM cysteine inhibits corrosion (IE = 65%), increasing to 93.5% in the presence of 4×10-5 M Cu2+ ions, but decreasing with the addition of Co2+ or Ni2+ ions. The inhibitive action of cysteine-Cu is the best one and that may be attributed to the formation of a protective coating on the metal surface, which prevents chemical reactions in an aggressive environment. Moreover, the DFT calculation found that the adsorption energy increased from -17.2 to -97.7 and -104.6 kcal/mol in the case of cysteine, Cysteine-Cu SAM, and Cysteine-Cu(II) Salt and the closest atom to the surface reduced from 2.576 to 2.128 and 2.146 Å which indicates Cysteine-Cu better adhere to the surface. SEM, XRD, and XPS were used to analyze the formation of the protective layer. This can potentially develop new and more effective corrosion inhibitors for industrial applications.
The study applied potentiodynamic polarization (PDP) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) to investigate how N-acetylcysteine (NAC) inhibits the corrosion of carbon steel in a sulfuric acid solution. NAC acted as a mixed inhibitor, primarily anodic, impacting the iron dissolution more than the hydrogen evolution reaction. As the inhibitor concentration increased, the charge transfer resistance (Rct) also gradually increased. Using the EIS method, the inhibition efficiency (IE) reached a value of 97.1% at a concentration of 5 mM NAC in the presence of Cu2+ ions. The NAC adsorption was in agreement with the Langmuir isotherm. The value of adsorption Gibbs energy (DGoads) was approximately -30.48 kJ mol-1, indicating spontaneous adsorption and a mixed action mechanism, in which physical adsorption prevailed over chemical adsorption by NAC. أدت إضافة5 mM من السيستين إلى تحسين كفاءة التثبيط (IE) للصلب منخفض الكربون بشكل كبير في 0.5MH2SO4. أيضا ، أدت إضافة كميات تتبع الأيونات المعدنية إلى الوسائط المسببة للتآكل إلى تعزيز كفاءة التثبيط بشكل كبير بالترتيب: 4×10-5 M Cu2+ ions (IE = 93.5%) > 1×10-5 M Ni2+ ions (IE = 59.8%) > 1×10-5 M Co2+ ions
(IE = 48.2%)كما تم التحقيق فيها من خلال استقطاب Tafel وقياسات EIS. لا تؤدي إضافة أيونات النيكل والكوبالت إلى محلول السيستين إلى تحسين الجزء الكاثودي من منحنى الاستقطاب، ولكنها تحسن الجزء الأنودي قليلا. هذا يعني أن إضافة أيونات النيكل والكوبالت يقلل قليلا من معدل تآكل المعدن. كما تم تحسين IE في وجود أيونات المعادن في وجود أيونات الكلوريد (0.05 M NaCl)، كما أكدت القياسات الكهروكيميائية. قدمت نتائج هذه الدراسة دليلا على أن مزيج السيستين وأيونات النحاس الثنائي هو مثبط تآكل واعد ل LCS. من المحتمل أن تكون آلية التثبيط معقدة وتتضمن كلا من امتصاص السيستين وأيونات النحاس الثنائي على سطح LCS وتطوير طبقة واقية. تم تأكيد هذه النتائج وتميزها بتقنيات تحليل SEM و XRD و XPS.
وجدت هذه الدراسة أن NAC يمكن أن يقلل بشكل فعال من معدل تآكل الفولاذ المنخفض في محلول 0.5MH2SO4. تؤدي زيادة تركيز NAC إلى انخفاض في سعة الطبقة المزدوجة وزيادة كفاءة التثبيط. يتم تكوين فيلم NAC الممتز بواسطة مواقع الأكسجين والنيتروجين والكبريت. يعمل mM NAC 5 كمثبط من النوع المختلط مع غلبة أنوديك. وخلصت الدراسة أيضا إلى أن تركيبات مثبطات التآكل القائمة على NAC لها كفاءة أعلى مقارنة ب NAC وحدها في درجات الحرارة العالية ، وهي قابلة للمقارنة مع المثبطات التجارية في ظل نفس الظروف. لذلك ، فإن مثبطات التآكل القائمة على NAC لها تطبيقات عملية لتقليل تآكل المعادن في الظروف الميدانية.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Nitrogen compounds
Low carbon steel Corrosion inhibition Cysteine N-acetylcysteine DFT sulfuric acid metal ions
547.593