Synergistic effect of cysteine and its derivatives with lanthanoids as green corrosion inhibitors of aluminium alloys

[Ј. Пејић]

102 стр.

Техлолошко инжењерство - Хемијско инжењерство / Technological engineering - Chemical engineering

Циљ ове тезе је испитивање инхибиторског понашања цистеина и његових деривата у комбинацији са неорганским солима лантаноида (CeCl3, LaCl3, NdCl3) у погледу заштите од корозије алуминијумских легура серије 7ххх (АА7075 и АА7049). Кроз детаљно истраживање анализирани су различити инхибиторски системи као што су и цистеин и његов дериват цистин и новосинтетисани комплекс церијум-цистеин (Ce-Cys), као и синергетско дејство цистеина са церијум-хлоридом (Се-цистеин), лантан-хлоридом (La-цистеин) и неодијум-хлоридом (Nd- цистеин). Примијењене су различите методе анализе укључујући инфрацрвену спектроскопију са Фуријеовом трансформацијом (FTIR), нуклеарну магнетну резонанцу (NMR) и елементарну анализу како би се одредила тачна хемијска структура синтетисаног Ce-Cys комплекса. Да би се пронашао најефикаснији инхибитор, његова оптимална концентрација и вријеме инхибиције испитиван је широк опсег концентрација инхибитора, током дужег времена дјеловања, примјеном следећих електрохемијских техника: линеарна поларизациона отпорност (LPR), спектроскопија електрохемијске импеданције (СЕИ) и поларизациона мјерења (LSV). За анализу структуре и морфологије инхибитора и површинe испитиваних алуминијумских легура примијењене су различите аналитичке методе као што су скенирајућа електрохемијска спектроскопија опремљена са енергетски дисперзионом атомском спектроскопијом (SEM/EDS), микроскопија атомских сила (AFM) и рендгенска фотоелектронска спектроскопија (XPS). При томе, анализе морфологије површине алуминијумских легура и квантитативни параметри су пружили важне увиде у механизам инхибиције и ефикасности предложених инхибитора корозије. Теоријски прорачуни, уз термодинамичке и кинетичке студије, допуњују експерименталне резултате. Ова теза даје увид у механизме дејства различитих инхибитора на испитиване алуминијумске легуре серије 7ххх (АА7075 и АА7049) и развија нове стратегије за њихову заштиту примјеном предложених инхибитора. Сва испитивана једињења су показала задовољавајући проценат инхибиторске ефикасности, а на основу добијених резултата, синергетско дејство цистеина са церијумом (Ce-цистеин) показало се као најефикаснији инхибитор корозије, што је потврђено и електрохемијским мјерењима и микроскопском анализом

This thesis aims to investigate the inhibitory behaviour of cysteine and its derivatives in combination with inorganic lanthanoid salts (CeCl3, LaCl3, NdCl3) in terms of corrosion protection of aluminium alloys series 7xxx (AA7075 and AA7049). Various inhibitory systems, such as cysteine and its derivates cystine, the newly synthesized complex cerium-cysteine (Ce-Cys), and the synergistic effect of cysteine with cerium-chloride (Ce-cysteine), lanthanum-chloride (La-cysteine) and neodymium-chloride (Nd-cysteine), were analysed in detail. Different analytical methods, including Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), nuclear magnetic resonance (NMR) and elemental analysis, were applied to determine the exact chemical structure of the synthesized Ce-Cys complex. In order to find the most effective inhibitor, its optimal concentration and inhibition time, inhibitor concentration was analysed within a broad range, during prolonged exposure time, using various electrochemical methods: linear polarization resistance (LPR), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and polarization measurements (LSV). To analyse the structure and morphology of the inhibitors and the surfaces of the examined aluminium alloys several analytical methods were used, such as scanning electrochemical spectroscopy equipped with energy dispersive atomic spectroscopy (SEM/EDS), atomic force microscopy (AFM), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). At the same time, analyses of the surface morphology of aluminium alloys and quantitative parameters provided important insights into the inhibition mechanism and effectiveness of the proposed corrosion inhibitors. Theoretical calculations along with thermodynamic and kinetic studies complement the experimental results. This thesis offers a deep insight into the mechanisms of the inhibitory effect of different inhibitors on the examined aluminium alloys series 7xxx (AA7075 and AA7049) and develops new strategies for their protection by applying the proposed inhibitors. All tested compounds showed a satisfactory inhibitory efficiency, and based on the obtained results, the synergistic effect of cysteine with cerium (Ce-cysteine) proved to be the most effective corrosion inhibitor, which was confirmed by electrochemical measurements and microscopy.

алуминијумске легуре, зелени инхибитори корозије, соли лантаноида, цистеин, аминокиселине, СЕИ, SEM/EDS, AFM, XPS

Aluminium alloy, green corrosion inhibitors, lanthanoid salts, cysteine, amino acids, EIS, SEM/EDS, AFM, XPS.

544.016.5:669.715.018.8(043.3)

Tekst