Experimentelle und theoretische Studien zur Korrosion von Molybdänelektroden unter Verwendung des Streptomycin-Medikaments in Phosphorsäuremedium

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 4827 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Die Korrosionshemmung der Molybdänelektrode in H3PO4-Säuremedium unterschiedlicher Konzentration (3,0 bis 13 M) wurde mithilfe verschiedener elektrochemischer Techniken untersucht. Es wurde beobachtet, dass die ätzendste Konzentration eine Konzentration von 3,0 M Orthophosphorsäure ist. Die Wirkung der Zugabe von Cl− zu 3,0 M Orthophosphorsäure im Konzentrationsbereich von 0,1 bis 1,0 M wurde ebenfalls untersucht. Diese Studie zeigte, dass das ätzendste Medium 3,0 M ist, das 1,0 M Chloridionen enthält und die höchste Wasserstoffproduktionsrate aufweist. In 3,0 M H3PO4-Säure mit 1,0 M NaCl können die Korrosion und die Wasserstoffproduktion der getesteten Elektrode durch Zugabe von Streptomycin in einer Konzentration von 10 mM erfolgreich unterdrückt werden, was zu einer hohen Hemmungseffizienz führt. Die Ergebnisse der Studien wurden durch rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen bestätigt. Darüber hinaus wurde ein rechnergestützter Chemieansatz verwendet, um zu untersuchen, wie Streptomycin an der Grenzfläche von Metalloberflächen adsorbiert und Korrosion hemmt, und die Ergebnisse der rechnerischen Studien stimmen hervorragend mit den experimentellen Ergebnissen überein.

In jüngster Zeit wird die Untersuchung der Verschlechterung von Metallen und Legierungen als wesentlicher Prozess verschiedener Ansätze angesehen. Metalle und Legierungen hingegen werden häufig als Elektroden in verschiedenen Anwendungen wie Brennstoffzellen, Sensoren, Solarzellen und Batterien verwendet1,2,3,4,5. Der Zusatz von Molybdän zu Cr-Ni-Edelstählen beeinflusst deren Eigenschaften in vielerlei Hinsicht6,7,8,9. Darüber hinaus verringert es das Risiko einer passiven Filmschädigung im Chloridmedium. Dadurch wird die Dicke des Passivfilms erhöht, was wiederum die Korrosionsbeständigkeit der Legierung verbessert. Zur Erhöhung der Festigkeit, Härtbarkeit, Zähigkeit und Verschleiß-/Korrosionsbeständigkeit von Stählen, Gusseisen und Superlegierungen wird Molybdän (Mo), ein hochschmelzendes Metall, häufig als Legierungselement verwendet10,11,12,13. Darüber hinaus wird Molybdän in zahlreichen chemischen Anwendungen erheblich genutzt. Es ist bekannt, dass der hohe Korrosionsschutz des Metalls auf die Bildung eines dünnen, konstanten und unlöslichen Oxidfilms aus MoO2 zurückzuführen ist, der die Metalloberfläche vor weiterer Oberflächenoxidation schützt14,15. Daher ist der Einsatz von Inhibitoren zur Reduzierung der Korrosion von Metallen in Kontakt mit aggressiven Bedingungen von entscheidender Bedeutung, insbesondere von Verbindungen, die N, S oder O enthalten16,17. Eine Familie grüner Korrosionsinhibitoren, sogenannte antibakterielle Medikamente, verlangsamt nachweislich die Korrosion technischer Materialien in einer Vielzahl von Medien18.

Streptomycin ist ein Mittel der ersten Wahl zur Behandlung der Pest, das in Kombination mit anderen Medikamenten auch häufig zur Behandlung von Tuberkulose eingesetzt wird19. Mit wirksamer antibakterieller Wirkung, einem aus Streptomyces griseus hergestellten Aminoglykosid-Antibiotikum namens Streptomycin20,21,22,23 mit hemmender Wirkung auf gramnegative Bakterien, ist es ein bekanntes Veterinärmedikament gegen bakterielle Erkrankungen und in der Viehhaltung24. Daher kann Streptomycin als Antibiotikum, bakterizides Antibiotikum und Stickstoff- und Sauerstoff-Heteroatome enthaltend zur Korrosionsverhinderung in einer Vielzahl von Metallen und Legierungen eingesetzt werden25. Säurelösungen werden in zahlreichen technischen Anwendungen eingesetzt26,27,28,29,30,31. Qiang et al. untersuchte die Korrosionshemmung einiger Metalle, z. B. Stahl, Kupfer usw. in sauren Medien27,28,29,30. Qiang et al. untersuchten die hemmende Wirkung des Arzneimittels Losartan Kalium (LP) als Korrosionsinhibitor für Q235-Stahl in Salzsäure29. Eine starke Adsorption von LP auf der Q235-Oberfläche wurde durch niedrige ΔE- und hohe E-Bindungswerte nachgewiesen29. Phosphorsäure wird aufgrund ihrer hervorragenden chemischen Eigenschaften gerne in Säurewaschanwendungen eingesetzt. Korrosionsinhibitoren können die Metallkorrosion in rauen Medien verringern und in verschiedenen Situationen verhindern, indem sie die Wasserstoffbildung reduzieren32,33,34.

Der Hauptzweck hierin besteht darin, Oberflächenuntersuchungsverfahren zu verwenden, um die elektrochemische Leistung von Molybdänelektroden in verschiedenen Konzentrationen einer belüfteten H3PO4-Lösung zu untersuchen. In ähnlicher Weise wurden Chloridionen mit verschiedenen Konzentrationen (0,1–1,0 M) in einer 3,0 M H3PO4-Lösung berücksichtigt. Verschiedene Konzentrationen von Streptomycin wurden als Inhibitor für die Korrosion der Molybdänelektrode in einer 3,0 M H3PO4-Säurelösung mit 1,0 M Natriumchloridzusatz untersucht. Die Ergebnisse des Experiments zeigten, dass diese Substanz die Korrosion bei Streptomycinkonzentrationen von 10−2 M erheblich behindert. Es wurde ein direkter Zusammenhang zwischen der Effizienz der Korrosionshemmung und der Konzentration des Inhibitors in Gegenwart von Cl−-Ionen in 3,0 M H3PO4-Lösung gefunden. Zur Validierung der experimentellen Ergebnisse wurde eine Computermodellierung durchgeführt. Eignung von Streptomycin als Korrosionsinhibitor. Dieses Modell kann verwendet werden, um die Studie auf andere Konzentrationen auszudehnen, die nicht Teil der aktuellen Studie sind. Abbildung 1 zeigt eine schematische Darstellung von Streptomycin wie folgt.

Schematische Darstellung von Streptomycin.

Ein Elektrodenstab aus reinem Molybdän wurde mit einer Querschnittsfläche von 1,0 cm2 in zylindrischer Form hergestellt, mit einem Kupferkabel verbunden, mit einer klebenden Epoxidharzbeschichtung aus Araldit bedeckt und in einen Glaszylinder eingespritzt. Die Elektrode wurde verfeinert, indem sie mit immer feinerem Schmirgelpapier (Körnung 600–1600) gerieben, anschließend mit dreifach destilliertem Wasser gespült, mit Aceton im Ultraschallbad gebadet und an der Luft getrocknet wurde. Die Arbeitselektrode (WE) ist eine reine Molybdänelektrode, Platinblech und Kalomelelektrode wurden als Hilfs- bzw. Referenzelektroden verwendet. Die drei Elektroden werden in eine 25-ml-Küvette mit der Testlösung eingeführt.

Die verwendeten Materialien sind H3PO4, NaCl (Aldrich) und das Medikament Streptomycin (Antibiotikum). Die Phosphorsäurelösung wird in verschiedenen Konzentrationen (3,0 bis 13 M) hergestellt, die Natriumchloridkonzentration beträgt 0,1–1,0 M und die Inhibitorkonzentration (Streptomycin) beträgt 0,5–10 mM. Bei allen Zubereitungen wurde dreifach destilliertes Wasser verwendet. Die elektrochemische Workstation IM6e der Zahner-electrik GmbH, Metechnik, Kronach, Deutschland, wurde zur Schätzung der elektrochemischen Impedanzspektroskopie (EIS) und Polarisation eingesetzt. Die Anregungswechselspannung für die Technik der elektrochemischen Impedanzspektroskopie hatte einen Frequenzbereich von 0,1 Hz bis 100 kHz und eine Spitze-zu-Spitze-Amplitude (pp) von 10 mV. Im Vergleich zu einer gesättigten Kalomelelektrode betrug die Durchlaufgeschwindigkeit 30 mV min−1 über die potenzielle Betriebsspannung von −1000 bis 0 mV. Die Erweiterung der Schnittpunkte der Tafel-Linien wurde implementiert, um die Korrosionsstromdichte, abgekürzt icorr, abzuleiten. Mithilfe einer computergestützten Analyse der kleinsten Quadrate wurde der Gradient der Punkte nach Ecorr um ± 50 mV zur Ableitung der Tafel-Konstanten verwendet. Für die Oberflächenuntersuchung wurde ein Rasterelektronenmikroskop (REM) vom Typ JEOL-JEM-100s mit 100-facher Vergrößerung verwendet.

Streptomycin (C21H39N7O12) (Molmasse = 581,574 g mol−1) ist das erste Medikament seiner Klasse namens Aminoglykoside, das entdeckt wurde25,35. Es enthält Methoxy-, Amino- und Hydroxylgruppen.

Die potentiodynamische Polarisationsleistung der Molybdänelektrode wurde in Phosphorsäurelösung (3,0 bis 13 M) bewertet. Abbildung 2 zeigt eine typische lineare potentiodynamische Kurve der getesteten Elektrode in 3,0–13 M H3PO4. Es wurde festgestellt, dass der Ecorr mit zunehmender Säurekonzentration allmählich in eine positive Richtung tendierte und der Icorr aufgrund der Entwicklung verschiedener Molybdänoxide (MoO2, MoO3 und Mo2O5) mit zunehmendem Säuregehalt abnahm. Im Vergleich zu neutralen oder basischen Medien sind die auf der Mo-Elektrode entstehenden Oxidschichten in sauren Medien weitgehend stabil. Auch die Wasserstoffentwicklung wurde unter den gleichen Bedingungen reduziert. Die Daten sind in Tabelle 1 aufgeführt. Nach der Bestimmung der thermodynamischen Beständigkeit der wässrigen Lösung der veränderten Molybdänoxide konnten die damit verbundenen Gleichgewichte bewertet werden. Der Passivfilm in sauren Lösungen bestand hauptsächlich aus MoO2 gemeinsam mit MoO3 und Mo(OH)3, die mit Gl. reduziert werden konnten. (1) oder Gl. (2):

Potentiodynamische Polarisationskurven in verschiedenen Konzentrationen von H3PO4 bei 298 K.

Mit steigender Säurekonzentration bildete sich auf der Elektrodenoberfläche eine Oxidschicht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Oxidschicht auf Mo im Vergleich zu neutralen und basischen Medien in saurem Medium relativ stabil ist. Dieses Verhalten könnte durch das dominierende Element des passiven Films, MoO2, erklärt werden, das eine vernachlässigbare Menge an MoO3 und Mo(OH)3 enthält. Abhängig von der Spannung und dem pH-Wert der Lösung können diese Oxide in wässrigen Lösungen gemäß den Gleichungen dissoziieren. (3, 4 und 5):

In sauren Medien neigen diese Gleichgewichtssysteme dazu, die feste Phase zu stabilisieren. Dementsprechend wird der Barrierefilm gebildet. Normalerweise sind ionische Molybdatspezies in sauren Lösungen oft reaktiv und neigen dazu, zu Mo6O216−36 zu polymerisieren. Daher führt die Erhöhung der Säurekonzentration dazu, dass die großen ionischen Spezies polymerisieren und einen dicken Oberflächenfilm bilden. Andererseits verringert sich mit steigender Säurekonzentration die Geschwindigkeit der Wasserstoffentwicklung und damit auch die Korrosionsgeschwindigkeit.

Die Hauptkonzentration an korrodiertem Phosphor beträgt 3,0 M, daher wurden die Polarisationskurven für verschiedene Konzentrationen von NaCl in 3,0 M H3PO4-Säurelösung entwickelt. Abbildung 3 zeigt die potentiodynamische Kurve für die verwendete Elektrode in 3,0 M H3PO4, das NaCl in verschiedenen Konzentrationen (0,1 bis 1,0 M) enthält. Die Korrosionsspannung verschiebt sich merklich in den aktiven Pfad, wie in Tabelle 2 gezeigt, was zu einer Depolarisation der anodischen Reaktion durch das Anion führt, d. h. die Auflösung der untersuchten Elektrode fördert17,37.

Potentiodynamische Polarisationskurven von Mo in 3,0 M H3PO4 mit unterschiedlichen Cl−-Konzentrationen bei 298 K.

Abbildung 4 zeigt den Zusammenhang zwischen icorr und Ecorr für die NaCl-Konzentration in 3,0 M H3PO4 bei 298 K. Der icorr-Wert steigt mit steigender Cl−-Menge, was darauf hindeutet, dass Cl−-Ionen zur Bildung löslicher Oxochlorkomplexe beitragen, was zur Bildung von Lochfraßkeimen am führt aktive Einschlussstellen, die die Korrosionsrate erhöhen, oder icorr. Ecorr bewegt sich zu negativeren Werten, wie in Abb. 4 und Tabelle 2 dargestellt.

Die Variation von Logicorr und Ecorr von Mo mit Cl−-Konzentrationen in 3,0 M H3PO4-Lösung bei 298 K.

Durch Erhöhung der Anionenkonzentration wurde beobachtet, dass die Wasserstoffentwicklung und Korrosionsrate im säurehaltigen Cl− größer waren. Der Einfluss der Streptomycin-Konzentration (0,5–10 mM) als Korrosionshemmer wurde in einer 3,0 M H3PO4-Säurelösung mit 1,0 M Chlorid (stark korrosive Konzentration oder Medium) untersucht. Die folgende Gleichung wurde verwendet, um die Inhibitionseffizienz (IE %) und die in Tabelle 338 aufgeführten Korrosionsparameter zu bewerten:

Dabei sind icorr und iinh die ungehemmte bzw. gehemmte Korrosionsstromdichte. Daraus lässt sich ableiten, dass eine steigende Streptomycinkonzentration in 1,0 M Cl− die Ikorr- und Wasserstoffbildung bei allen Konzentrationen reduzierte. Somit hat der Inhibitor zur Passivierung der untersuchten Elektrode durch Adsorption und Reduzierung der Wasserstoffbildung geführt. Da der Inhibitor mit der Metalloberfläche über freie Elektronenpaare an Methoxy-, Hydroxyl- und/oder Aminogruppen interagiert, die Oxide bilden können, die die Metalloberfläche wirksam schützen, kann dies auf die Akkumulation der Inhibitormoleküle durch Erhöhung ihrer Konzentration zurückgeführt werden auf der Mo-Elektrode. Gemäß der Reduktion von H+-Ionen bzw. H2O-Molekülen ist der Hauptkathodenmechanismus bei der Mo-Korrosion in sauren Lösungen die Wasserstoffentwicklungsreaktion39. Aufgrund der oberflächenbehindernden Wirkung sowohl der Adsorption als auch der Filmbildung, die die Angriffsfläche verkleinert, steigerte die Erhöhung der Inhibitorkonzentration die Wirksamkeit der Korrosionshemmung auf 98,85 % bei 10,0 mM Inhibitor. Die kathodischen und anodischen Tafel-Steigungen änderten sich normal, wie in Abb. 5 dargestellt, was auf das Vorhandensein einer behindernden Wirkung hinweist, ohne den Reaktionsmechanismus zu verändern.

Potentiodynamische Polarisationskurven von Mo in 3,0 M H3PO4 mit 0,3 M Cl−-Lösungen, die unterschiedliche Streptomycin-Konzentrationen enthalten, bei 298 K.

Das Tafel-Verhalten des Butler-Volmer-Modells wurde wie folgt geschätzt40,41,42:

Der höchste IE (%) kann den -OCH3-, NH2-, OH- oder C=O-Gruppen und/oder π-Elektronen der Doppelbindung zugeschrieben werden43. Für Hydrierungsreaktionen im sauren Medium wie Phosphorsäure ist die Wasserstoffbildung von großer Bedeutung. Nachfolgende Mechanismen können für die Wasserstoffentwicklungsreaktion an Elektroden in sauren Lösungen vorgeschlagen werden44,45:

1. eine Hauptentladung (Volmer-Reaktion)

2. ein Desorptionsschritt (Heyrowsky-Reaktion)

3. ein Kombinationsschritt (Tafel-Reaktion)

Zunächst werden Hydroniumionen entladen46. Keine Reaktion kann alleine stattfinden, jedoch in Verbindung mit einer anderen Volmer-Reaktion muss langsam sein, wenn sowohl die Tafel- als auch die Heyrowsky-Reaktion schnell sind. Auf einen trägen Schritt folgte ein schneller Schritt. Daher kann die Existenz des Inhibitors die Bildung von MHads oder die Bewegung des Elektrons zum Hydroniumion verhindern und beide Reaktionen unterdrücken (7 bzw. 8).

In zerstörerischen Umgebungen wird der atomare Wasserstoff (MHads) resyndizieren und im zweiten Schritt der HER molekularen Wasserstoff erzeugen, der sich auf der Oberfläche ansammelt.

Abbildung 6 zeigt die EIS-Daten für Mo-Elektroden in Phosphorsäure unterschiedlicher Konzentration (3,0–13 M). Bode-Diagramme zeigten ein breites maximales Phasendiagramm, das die Existenz von drei Zeitkonstanten darstellt47,48,49. Die Anpassung der Spektren erfolgte mithilfe eines Dreizeitkonstantenmodells, bei dem drei parallele CPEs (Q1, Q2 und Q3) verwendet wurden (Abb. 7). Die Grenzflächenimpedanz (Z) ist definiert durch50,51:

Wenn x = 1 einem perfekten Kondensator ähnelt, zeigten die Anpassungsinformationen, dass x-Werte < 1 sind. Bei ω = 1 beträgt die gesamte reziproke Kapazität also:

Bode-Diagramme von Mo in verschiedenen Konzentrationen von H3PO4 bei 298 K.

Ein äquivalentes Schaltkreismodell zur Anpassung der Impedanzdaten von Mo.

Die reziproke Kapazität vergrößert sich linear mit steigender Säurekonzentration. Die simulierten und experimentellen Ergebnisse deuten auf ein gut geeignetes Modell mit einem Anpassungsfehler von 3 % hin. Die vergleichbaren Kreislaufparameter sind in Tabelle 4 aufgeführt. Die Daten zeigen, dass die RT-Werte mit steigender Säurekonzentration zunahmen.

Die reziproke Kapazität vergrößert sich linear mit steigender Säurekonzentration. Die simulierten und experimentellen Ergebnisse deuten auf ein gut geeignetes Modell mit einem Anpassungsfehler von 3 % hin. Die vergleichbaren Kreislaufparameter sind in Tabelle 4 aufgeführt. Die Daten zeigen, dass die RT-Werte mit zunehmender Säurekonzentration zunahmen.

Wie in Abb. 8 dargestellt, wurden die Bode-Diagramme für verschiedene NaCl-Konzentrationen in 3,0 M H3PO4-Säurelösung mit einem ähnlichen Modell wie in Abb. 7 angepasst und die Ergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt. Die relative Dicke (1/CT) und die Gesamtdicke Der Widerstand (RT) des Films nimmt mit zunehmender Anionenkonzentration ab.

Bode-Diagramme von Mo in 3,0 M H3PO4 mit unterschiedlichen Cl−-Konzentrationen bei 298 K.

Die Hemmung der Korrosion erfolgt durch Zugabe des Inhibitors zum am stärksten korrosiven Medium (3,0 M H3PO4 mit 1,0 M Chloridionen) mit Konzentrationen (0,5–10 mM), wie in Abb. 9 dargestellt. Die Daten wurden am besten mit dem in Abb. dargestellten Modell angepasst .7 und angepasste Faktoren sind in Tabelle 6 angegeben. Da der passive Oxidfilm mit einem dielektrischen Plattenkondensator verglichen werden kann, setzt die folgende Gleichung die Passivfilmdicke (d) in cm in Beziehung zur Kapazität (C)52,53,54 :

Dabei ist εo die Vakuumpermittivität (0,885 × 10−11 Fcm−1), εr die vergleichende Dielektrizitätskonstante des Films und A die Elektrodenoberfläche in cm2. Obwohl die tatsächliche Schätzung von εr innerhalb des Films schwer zu beurteilen ist, kann eine Variation von C einen Unterschied in der Filmdicke ausdrücken. Das 1/C und die Dicke stehen in direktem Zusammenhang zueinander. Wenn die Konzentration des Inhibitors zunimmt, werden folglich über die aktiven Zentren (Heteroatome oder Doppelbindungen) in Streptomycin zusätzliche Inhibitoreinheiten auf der Oberfläche akkumuliert, was zu einer Zunahme der Filmdicke und einer Verringerung des H2-Fortschritts führt.

Bode-Diagramme von Mo in 3,0 M H3PO4 mit 0,3 M Cl−-Lösungen, die unterschiedliche Streptomycin-Konzentrationen enthalten, bei 298 K.

Chloridionen können aufgrund spezifischer Adsorption im Grenzflächenbereich negative Ladungen bilden, und dann wird die Streptomycinverbindung in der Säurelösung protoniert. Dies führt zu einer starken Adsorption von protoniertem Arzneimittel und Chloridionen und verhindert so, dass Chloridionen die Mo-Elektrodenoberfläche angreifen, die im sauren Medium positive Ladungen aufweist. Die Konzentrationen von Cl und protonierten Arzneimitteln sind dann wesentlich höher als die in großen Mengen nahe der Grenzfläche. Aufgrund der Abstoßungskraft zwischen dem protonierten Inhibitor und der positiv geladenen Oberfläche greift das Medikament mit dem protonierten Inhibitor die positiv geladene Oberfläche nicht direkt an. Es kann durch elektrostatischen Kontakt zwischen Cl− und protoniertem Inhibitor an die Molybdänoberfläche gebunden werden. Der Inhibitor wird über verschiedene polare Gruppen (–OCH3, NH2, OH oder C=O) über eine Koordinationsbindung am Metall adsorbiert. Die Effizienz der Hemmung erreicht 99,6 % bei einer Inhibitorkonzentration von 10,0 mM, was im Vergleich zu Polarisationsergebnissen durchaus vielversprechend ist.

Die Ergebnisse wurden durch Oberflächenuntersuchung überprüft. Abbildung 10 zeigt ein Beispiel für das REM-Bild der getesteten Elektrode in der Luft (Abb. 10a). Dabei handelt es sich um eine glatte Probe, 3,0 M H3PO4 (Abb. 10b) und eine korrodierte Oberfläche mit großen Poren, 13 M H3PO4 (Abb. 10c). ) ist eine viel glattere Oberfläche mit einigen Kratzern, 3,0 M H3PO4 mit 1,0 M NaCl (Abb. 10d) ist eine korrodierte Oberfläche mit Salzniederschlägen, 3,0 M H3PO4 mit 1,0 M NaCl mit 0,5 mM Streptomycin (Abb. 10e) ist eine so glatte Oberfläche ohne große Poren und mit steigender Inhibitorkonzentration bis 10 mM Streptomycin (Abb. 10f) wird die Oberfläche glatter.

REM-Bilder der Mo-Oberfläche (a) mechanisch poliert und nach 2 Stunden Eintauchen in (b) 3,0 M H3PO4-Lösung, (c) 13 M H3PO4, (d) 3,0 M H3PO4-Lösung mit 1,0 M Cl−, (e) 3,0 M H3PO4-Lösung bestehend aus 1,0 M Cl− und 0,5 mM Streptomycin und (f) 3,0 M H3PO4-Lösung bestehend aus 1,0 M Cl− und 10 mM Streptomycin.

Das Programm „Gaußsche quantenchemische Berechnungen“, Ansicht 5.08, ist von entscheidender Bedeutung für die Vorhersage des molekularen Mechanismus des Inhibitors für die Adsorption auf der getesteten Legierungsoberfläche. Ziel ist es, die Anwendbarkeit quantenmechanischer Berechnungen zu untersuchen, um die Hemmwirkung von Streptomycin abzuschätzen. Die berechneten quantenchemischen Parameter für Streptomycin sind 155 Alpha-Elektronen und 154 Beta-Elektronen, die in die Koordinatenbindung einbezogen werden können, um gut an der Oberfläche adsorbiert zu werden. Dies gewährleistet eine gute Aufnahmefähigkeit. Das Molekularvolumen (MV) beträgt 460 cm3/mol und die Moleküloberfläche beträgt 557 cm2. Dies bedeutet, dass die Fläche groß genug ist, damit der Inhibitor die Metalloberfläche bedecken kann. Daher sorgt es für einen äußerst hohen Widerstandseffekt auf der Metalloberfläche und eine deutliche Steigerung der Inhibitionseffizienz55. Die Kern-Kern-Abstoßung ENN beschreibt die elektrostatische Abstoßung zwischen den Kernen und beträgt 5458,69 Hartees = 148.538,5096 eV. Es ist auch so hoch, dass die gute Adsorptionsfähigkeit des Inhibitors bestätigt wird. Daher sorgen sein ENN, die große molekulare Oberfläche und die große Anzahl der eingeschlossenen Alpha- und Beta-Elektronen für eine hohe Absorptionsfähigkeit. Aus Berechnungen ergibt sich außerdem: ExpMin = 3,60D-02, ExpMax = 8,59D+03, ExpMxC = 1,30D+03. Dies bedeutet, dass es als Elektronendonatorverbindung gut auf der Legierungsoberfläche adsorbiert wird, da diese Elektronen eine koordinative Bindung aufweisen56.

Als Ergebnis potentiodynamischer Polarisations- und EIS-Schätzungen unter Verwendung von Oberflächenuntersuchungen und quantenchemischen Berechnungen wurden die folgenden Punkte festgestellt:

Die Icorr-Werte nahmen mit steigenden molaren Konzentrationen der Phosphorsäure ab.

Die Icorr-Werte stiegen mit steigender Anionenkonzentration und sanken mit steigender Inhibitorkonzentration.

Quantitative Forschung, die auf der CPE-Idee basiert, sorgt für ein höheres Maß an Übereinstimmung zwischen experimentellen Ergebnissen und theoretischen Daten und zeigt die Anwendbarkeit des vorgeschlagenen Modells (zwei Zeitkonstanten) zur Aufklärung realer Daten.

Die Gesamtwiderstands-RT-Werte steigen mit steigender Inhibitorkonzentration in 3,0 M Phosphorsäure mit 1,0 M NaCl bei 298 K.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

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Shymaa S. Medany, Yahia H. Ahmad und Amany M. Fekry

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Alle Autoren verfassten den Haupttext des Manuskripts und führten die experimentelle Arbeit durch. Alle Autoren haben das Manuskript überprüft.

Korrespondenz mit Shymaa S. Medany.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Medany, SS, Ahmad, YH & Fekry, AM Experimentelle und theoretische Studien zur Korrosion von Molybdänelektroden unter Verwendung des Streptomycin-Medikaments in Phosphorsäuremedium. Sci Rep 13, 4827 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-31886-0

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Eingegangen: 29. August 2022

Angenommen: 20. März 2023

Veröffentlicht: 24. März 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-31886-0

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