Untersuchung von Dracocephalum-Extrakt basierend auf Volumen und Nanometergröße als grüner Korrosionsinhibitor für Weichstahl in verschiedenen korrosiven Medien

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 913 (2023) Diesen Artikel zitieren

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In den letzten Jahren haben grüne Korrosionsinhibitoren, die aus natürlichen Pflanzenressourcen gewonnen werden, großes Interesse geweckt. In der vorliegenden Arbeit untersuchten wir zunächst das Korrosionsverhalten von Weichstahl (st-37) in Gegenwart und Abwesenheit von Dracocephalum-Extrakt basierend auf der Schüttgröße als Korrosionsinhibitor in zwei weit verbreiteten sauren Umgebungen (0,5 M H2SO4 und 1,0 M HCl) bei Raumtemperatur. Anschließend verwendeten wir Dracocephalum-Extrakt auf Nanometergröße, um die optimale Konzentration des Inhibitors zu reduzieren und die Korrosionsbeständigkeit und Effizienz zu erhöhen. Dracocephalum-Extrakt enthält keine Schwermetalle oder andere toxische Verbindungen, und auch seine guten Eigenschaften wie niedrige Kosten, Umweltfreundlichkeit und weit verbreitete Verfügbarkeit machen ihn zu einem geeigneten Naturkandidaten als umweltfreundlicher grüner Inhibitor. Das Korrosionsschutzverhalten wurde mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) und potentiodynamischer Polarisation (PP) bewertet. In allen Studien nahm die Hemmwirkung (IE%) zu, wenn die Extraktdosis erhöht wurde. Aber durch die Verwendung von Nanoextrakt konnte nicht nur die hohe Effizienz aufrechterhalten werden, sondern auch die Menge an Inhibitoren deutlich reduziert werden. Der höchste IE-Prozentsatz liegt bei 94 % bei der besten Dosis des Nanoextrakts (75 ppm), aber der höchste IE-Prozentsatz liegt bei 89 % bei der besten Dosis des Massenextrakts (200 ppm) in H2SO4-Lösung. Auch für die HCl-Lösung beträgt der höchste IE-Prozentsatz 88 % bei der besten Dosis des Nanoextrakts (100 ppm), aber der höchste IE-Prozentsatz beträgt 90 % bei der besten Dosis des Massenextrakts (400 ppm), gemessen an der Polarisationsmethode . Die PP-Ergebnisse legen nahe, dass diese Verbindung sowohl auf anodische als auch auf kathodische Prozesse einen Einfluss hat und dass sie gemäß der Langmuir-Adsorptionsisotherme auf Weichstahloberflächen adsorbiert. Zur Untersuchung der Oberflächenmorphologie der Legierungen wurden optische Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (REM)-Analyse und ein festes UV-sichtbares Reflexionsspektrum verwendet.

Korrosion hat in der Vergangenheit in nahezu allen technischen Bereichen Menschenleben und Reichtum gefordert1. Unter Korrosion versteht man die Zersetzung von Metallen und Legierungen infolge chemischer und physikalischer Wechselwirkungen mit ihrer Umgebung. Die anodischen und kathodischen Reaktionen sind die chemischen Prozesse, die dieses Verhalten hervorrufen2. Darüber hinaus trugen die Kosten für die Wiederinstandsetzung korrosionsgeschädigter Produktionsanlagen erheblich zum Bruttoinlandsprodukt eines Landes bei. Daher müssen alle Kräfte bereit sein, sich dieser gefährlichen Tat zu widersetzen und ihre endgültige Lösung regelmäßig zu untersuchen1.

Aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen und elektrischen Eigenschaften werden Metalle häufig bei menschlichen Aktivitäten eingesetzt3. Weichstahl ist aufgrund seiner Kosteneffizienz und hervorragenden mechanischen Eigenschaften das am häufigsten verwendete Metall in großen Industriebetrieben. Aufgrund seiner geringen Korrosionsbeständigkeit, insbesondere in sauren und alkalischen Umgebungen, ist seine Anwendung jedoch eingeschränkt4. Die Verwendung von Säurelösungen in industriellen Anwendungen wurde hauptsächlich zur Untersuchung des Auftretens von Mechanismen zur Hemmung der Korrosion von Weichstahl in sauren Umgebungen genutzt. Beim Raffinierungsprozess von Rohöl beispielsweise entstehen verschiedene korrosive Bedingungen. In den meisten Situationen wird Raffineriekorrosion dadurch verursacht, dass starke Säuren die Oberfläche der Ausrüstung angreifen5.

Um die Korrosion von Metallen zu vermeiden, wurden viele Methoden nach der Analyse der verschiedenen Formen der Korrosion2 entwickelt. Zu diesen Methoden gehören: Inhibitoren, elektrischer Schutz, Oberflächenbeschichtung, Gerätedesign und Materialauswahl6. Inhibitoren sind Chemikalien, die, wenn sie in geringen Mengen unter korrosiven Bedingungen eingesetzt werden, elektrochemische Korrosionsprozesse auf Metalloberflächen hemmen1,7.

Der Einsatz von Korrosionsinhibitoren ist eine kostengünstige Möglichkeit, die Korrosionsrate zu reduzieren, Metalloberflächen vor Korrosion zu schützen und letztendlich Industrieanlagen in rauen Umgebungen zu schützen8. Die Inhibitoren wirken an der Grenzfläche zwischen der korrosiven wässrigen Lösung und dem Metall und beeinflussen die elektrochemischen Prozessabläufe durch Adsorption an der Metalloberfläche9. Polare funktionelle Gruppen10, die dazu beitragen, die Korrosionsempfindlichkeit einer Metalloberfläche zu verringern, sind Reaktivitätszentren, die die Stabilität dieses Adsorptionsprozesses garantieren11,12.

Korrosionsinhibitoren wurden in zahlreichen Branchen umfassend entwickelt, um die Auflösungsgeschwindigkeit von Metallgütern in Kontakt mit einer schädlichen Umgebung zu verringern. Die Fähigkeit von Korrosionsinhibitoren, auf Metalloberflächen zu adsorbieren, wurde mit ihrer hohen Wirksamkeit in Verbindung gebracht13.

Die biologische Abbaubarkeit, Akkumulation und Toxizität von Korrosionsinhibitoren wurden kürzlich in Frage gestellt. Die Sicherheit der Forscher, die Umweltverschmutzung und die Wirtschaftlichkeit sind allesamt wichtige Anliegen, da Forscher nach sicheren, umweltfreundlichen und kostengünstigen Inhibitoren suchen14.

Daher müssen bei der Auswahl eines Inhibitors mehrere Variablen berücksichtigt werden, darunter Kosten, Menge, einfache Verfügbarkeit und vor allem die Sicherheit für das Ökosystem und seine Arten15.

In den letzten zehn Jahren hat die grüne Chemie in vielen Zusammenhängen großes Interesse geweckt, und zwar durch kommerzielle Produkte, chemische Technologien und die Entwicklung von Chemikalien zur Reduzierung von Abfällen und zur Vermeidung von Giftstoffen16. Grüne Inhibitoren erhalten im Korrosionsbereich aufgrund ihrer Erneuerbarkeit, Umweltverträglichkeit, biologischen Abbaubarkeit und Sicherheit große Aufmerksamkeit17. Hierzu zählen beispielsweise Polyphenole18, Alkaloide15, Aminosäuren19 und häufig auch Pflanzenextrakte20. Daher haben Wissenschaftler in den letzten Jahren nach grünen Korrosionsinhibitoren gesucht, die eine hohe Hemmwirkung beibehalten und gleichzeitig die Toxizität verringern21. Organische Extrakte mit funktionellen Gruppen, einschließlich Schwefel-, Stickstoff- und Sauerstoffatomen in einem konjugierten System, sind wirksame Inhibitoren22. Organische grüne Korrosionsinhibitoren begrenzen die Korrosion, indem sie Wassermoleküle von der Oberfläche des Metall-/Lösungskontakts eliminieren, was zur Bildung einer kompakten Barriereschicht führt23.

Nanostrukturierte Materialien wurden aufgrund ihres breiten Anwendungsspektrums umfassend untersucht, da Nanostrukturen neuartige größenabhängige Eigenschaften aufweisen, wie z. B. magnetische sowie mechanische und chemische Eigenschaften, die sich erheblich von ihren Massenmaterialien unterscheiden und ein großes Potenzial in den neuartigen Bereichen aufweisen24.

Mehrere Autoren haben über die Verwendung natürlicher Materialien als Korrosionsinhibitoren berichtet, beispielsweise extrahierte Verbindungen aus Samen oder Blättern. Gunasekaran et al.25 untersuchten den Korrosionsschutz von Stahl durch den umweltfreundlichen Pflanzenextrakt Zenthoxylum alatum in Phosphorsäure. Häufig werden Korrosionsinhibitoren wie Blattextrakte und ätherische Öle eingesetzt26. Die Korrosionshemmung von Blattextrakten und ätherischen Ölen wie Acacia Arabica27, Annona squamosa28, Rosmarinous officinalis29, Aloysia citrodora30 und Lawsonia31, die für Stahl in saurem Medium eingesetzt wurden, wurde untersucht.

Dracocephalum ist eine Gattung blühender Pflanzen aus der Familie der Lamiaceae mit etwa 6032 bis 70 Arten33, die in gemäßigten Teilen der nördlichen Hemisphäre endemisch sind. Bei diesen umgangssprachlich als Drachenkopf bezeichneten Blüten handelt es sich um krautige Stauden oder Halbsträucher, die eine Höhe von 15 bis 90 cm erreichen. Diese Pflanze wird in der modernen Medizin häufig zur Behandlung verschiedener Viruserkrankungen sowie zur Hemmung des Tumorwachstums auf der ganzen Welt eingesetzt34. Dracocephalum hat mehrere biologische und pharmakologische Aktivitäten, darunter antibakterielle35, antimykotische36 und entzündungshemmende37.

Dracocephalum-Extrakt ist ein starker Kandidat für die Verwendung als ökologisch unbedenklicher grüner Inhibitor, da er keine Schwermetalle oder andere schädliche Substanzen enthält. Darüber hinaus zeichnet es sich durch günstige Eigenschaften wie Erschwinglichkeit, Umweltfreundlichkeit und große Verfügbarkeit aus. Um die Nachteile weit verbreiteter organischer Korrosionsinhibitoren zu überwinden, die teuer und giftig für die Umwelt sind, und in Fortsetzung unserer früheren Arbeiten zur Entwicklung grüner Korrosionsinhibitoren3, berichten wir hier über die hemmende Wirkung von Dracocephalum-Extrakt in großen Mengen Nanometergröße auf die Korrosion von Weichstahl (st-37) in sauren Medien unter Verwendung elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) und potentiodynamischer Polarisationsmethoden (PP). In jeder Studie wurde die Extraktdosis mit zunehmender Hemmwirkung erhöht. Durch den Einsatz von Nanoextrakt konnte jedoch die Menge des Inhibitors erheblich verringert werden, während gleichzeitig die hohe Effizienz erhalten blieb. Die experimentellen Daten, die durch optische Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und UV-sichtbare Spektroskopie gewonnen wurden, bestätigen oder widerlegen das Potenzial dieses Kräuterextrakts als neuartiger grüner Inhibitor. Dieser Artikel gibt einen anschaulichen Bericht über Dracocephalum-Extrakt als Naturprodukt, das als Korrosionsinhibitor für Weichstahllegierungen in aggressiven Medien mit geeigneter Wirksamkeit und minimaler Inhibitorkonzentration basierend auf der Nanometergröße verwendet wird.

Die Materialien waren im Handel erhältlich und wurden ohne weitere Reinigung verwendet und von der Arshanzist Youtab Company hergestellt. Für die Herstellung der Elektrolyte und des Dracocephalum-Extrakts wurden die folgenden Materialien und Reagenzien verwendet: Schwefelsäure (MW 98,08 g/mol, 96 %), Salzsäure (MW 36,46 g/mol, 37 %), Ethylalkohol (MW 46,07 g/mol, 99,5 %), Methanol (MG 32,04 g/mol, 99,8 %) und destilliertes Wasser (MG 18,02 g/mol).

Die Proben für die Korrosionsprüfung bestanden aus Weichstahl. Tabelle 1 zeigt die chemische Zusammensetzung der Legierung.

Für alle elektrochemischen Experimente wurden Proben mit einer Oberfläche von 1 cm2 verwendet. Die freiliegende Seite der Stahlbleche wurde mit mehreren Körnungen Schmirgelpapier (100, 400, 1000 und 2500) auf Spiegelglanz poliert. Zur Reinigung der Substrate wurde destilliertes Wasser verwendet, diese anschließend mit Ethylalkohol entfettet und bei Raumtemperatur getrocknet.

Die gesunden Blätter von Dracocephalum wurden auf den lokalen Märkten im Iran gekauft, die ausschließlich für die kommerzielle Nutzung vorgesehen sind. Um Staub zu entfernen, wurden die gesammelten Blätter vorsichtig gewaschen. Die Blätter wurden im Schatten bei Raumtemperatur getrocknet. Bei Umgebungstemperatur und im Dunkeln wurden 100 g getrocknete Dracocephalum-Blätter 72 Stunden lang in Methanol eingeweicht. Das überschüssige Lösungsmittel wurde nach dem Filtrieren der Lösung unter reduziertem Druck in einem Rotationsverdampfer bei 40 °C verdampft. Der gewonnene Rückstand hatte ein einheitliches Gewicht von 2,0 g.

Es ist bemerkenswert, dass es sich bei Kräuterpräparaten auf Alkoholbasis um solche handelt, die irgendeine Form von Alkohol als Lösungsmittel verwenden. Kräutertinkturen und Kräutereinreibungen gelten beide als Zubereitungen auf Alkoholbasis, obwohl zwei verschiedene Arten von Alkohol verwendet werden (Ethylalkohol bzw. Isopropylalkohol). Alkoholpräparate haben eine lange Haltbarkeit, da Alkohol die Zersetzung von Materialien und das Bakterienwachstum verlangsamt und so die Haltbarkeit von Kräuterpräparaten verlängert38.

Wir erklären, dass wir in dieser Forschung unabhängig vom Standort keine Pflanzen (weder kultiviert noch wild) verwendet haben oder verwenden werden. Die experimentelle Forschung und Feldstudie in dieser Studie entspricht der Grundsatzerklärung der IUCN zur Forschung zu Arten, die vom Aussterben bedroht sind. Die Verwendung von Pflanzen in der vorliegenden Studie entspricht internationalen, nationalen und/oder institutionellen Richtlinien.

Um pflanzliche Nanostrukturen zu erhalten, wird die folgende Methode verwendet. Eine bestimmte Menge reinen Dracocephalum-Extrakts wird in einem Becherglas in 100 ml Ethanol gelöst, um eine Lösung zu erhalten. Die Lösung wurde bei Raumtemperatur durch kräftiges Rühren 30 Minuten lang mit 800 U/min gerührt, dann wurde das Produkt unter Verwendung von Filterpapieren (Whatman, 40 Ashless, Deutschland) filtriert, um mögliche Verunreinigungen zu entfernen. Die gefilterte Lösung wird im Verhältnis 1:10 zu destilliertem Wasser gegeben, um reine Kräuterpartikel zu isolieren. Die Suspensionen wurden für 20–30 Minuten in ein Ultraschallbad gegeben und anschließend wurde zur Erzeugung kleinerer Nanostrukturen auch eine Ultra-Prob-Beschallung für 20 Perioden von 10 Sekunden (Hielscher, UP100H, Deutschland) eingesetzt. Anschließend gelangten die Nanopartikel in den kolloidalen Zustand. In diesem Kolloid werden Nanopartikel mithilfe von Techniken der dynamischen Lichtstreuung (DLS) beobachtet.

Bei den korrosiven Medien handelte es sich um 0,5 M H2SO4 und 1,0 M HCl, hergestellt durch Verdünnen von Merck H2SO4 und HCl mit doppelt destilliertem Wasser. Vor jedem Experiment wurden die Testlösungen durch Mischen des Extrakts mit der ätzenden Lösung frisch gemacht. Um die Wiederholbarkeit zu überprüfen, wurden die Experimente zweimal durchgeführt. Die Extraktkonzentrationen betrugen 50, 100, 150, 200 und 250 ppm für 0,5 M H2SO4 und 100, 200, 300, 400 und 500 ppm für 1,0 M HCl, basierend auf der Schüttgutgröße, und 25, 50, 75 und 100 ppm für 0,5 M H2SO4 und 50, 75, 100 und 125 ppm für 1,0 M HCl basierend auf nanoskaligem Extrakt.

Bemerkenswerterweise sind pentazyklische Triterpenoide einer der Hauptfunktionsbestandteile im Dracocephalum-Extrakt. Pentazyklische Triterpenoide sind in Wasser und niedrig konzentriertem Ethanol praktisch unlöslich, sie sind jedoch in Chloroform, HCl und sauren Medien löslich39.

Um die Größenverteilung bzw. Durchschnittsgröße des Pflanzenextrakts zu untersuchen, wurde dynamische Lichtstreuung (DLS) eingesetzt. DLS-Daten, erhalten mit einem Nano-ZS90-Gerät (Malvern) (Malvern Instruments, Malvern, UK). Elektrochemische Untersuchungen wie elektrochemische Impedanzspektroskopie und potentiodynamische Polarisation wurden mit dem AutoLab-Gerät (302 N Potentiostat, Niederlande) durchgeführt. Rasterelektronenmikroskopie (SEM FEI Quanta 200, Beschleunigungsspannung 20,0 kV) und optische Mikroskopie (Modell Leica Zoom 2000) wurden verwendet, um die Oberflächenmorphologie von Weichstahl zu untersuchen, der in Schwefelsäure und Salzsäure ohne und mit der optimalen Konzentration von Dracocephalum getaucht war Extrakt. Die Messungen der UV-sichtbaren Reflexionsspektren von Oberflächenspezies auf dem Weichstahl wurden mit dem UV-Vis-Spektrophotometer A SPECORD 210 (Analytik Jena, Deutschland) im Edelstahltank (π × 12 × 1,5 cm) durchgeführt, um Störungen durch Umgebungslicht zu vermeiden . Dieses Spektralphotometer wird mit der Spectra Manager-Software gesteuert. Für die letzten beiden Tests wurden die Arbeitselektroden mechanisch poliert und etwa 24 Stunden lang bei Raumtemperatur in 0,5 M H2SO4- und 1,0 M HCl-Lösungen in Abwesenheit und Anwesenheit eines Inhibitors eingetaucht und dann entfernt und getrocknet.

Nach der Untersuchung der Normalverteilung mithilfe des Kolmogorov-Smearnov-Tests wurden die Daten einer Einweg-ANOVA und einem Tukey-Post-Hoc-Test (S = 0,05) unterzogen.

Die synthetisierten Nanopartikel wurden 3 Wochen lang bei 4 °C, Raumtemperatur (24 °C) und physiologischer Temperatur (37 °C) in den Glasfläschchen gelagert. Nach einer bestimmten Lagerdauer wird die Verteilung der Nanopartikelgröße berücksichtigt, um die Variationen in der Formulierung im Laufe der Zeit zu erkennen.

EIS ist eine wichtige Methode zur Überwachung elektrochemischer Veränderungen vor Ort mit entscheidender Kenntnis der physikalischen Prozesse, die an der Metall-/Elektrolyt-Grenzfläche ablaufen40, sodass Impedanzdiagramme Informationen über Mechanismen, Oberflächeneigenschaften und Elektrodenkinetik liefern können41. In den meisten Anwendungen umfasst der grundlegende Laboraufbau die Verwendung von drei Elektroden in der elektrochemischen Zelle für die Messung: Arbeits-, Gegen- und Referenzelektroden, die in ein bestimmtes Volumen und die Konzentrationstestlösung eingetaucht sind. Daher wurde in dieser Arbeit eine Drei-Elektroden-Zelle mit einer Pt-Elektrode, einer Ag/AgCl-Elektrode und einer St-37-Probe als Zähler, Referenz bzw. Arbeitselektrode verwendet. Zuerst wurde das Leerlaufpotential (OCP) 30 Minuten lang aufgezeichnet und dann die EIS-Daten ermittelt. Das Experiment wird mit einem bescheidenen Potential von 10 mV Wechselspannung und Frequenzen im Bereich von 100 kHz bis 100 MHz durchgeführt. Die Inhibitionseffizienz (IEI) eines Korrosionsinhibitors wurde mithilfe der folgenden Gleichung unter Verwendung elektrochemischer Daten geschätzt, die von der Workstation42 gesammelt wurden:

Dabei sind Rct und R′ct der Polarisationswiderstand der Probe in Gegenwart bzw. Abwesenheit des Korrosionsinhibitors.

Die potentiodynamische Polarisation ist eine weitere elektrochemische Methode zur Bestimmung des Korrosionsmechanismusschutzes, der Korrosionsrate und der Wirksamkeit grüner Korrosionsinhibitoren. Das Experiment wird in einer elektrochemischen Zelle mit drei Elektroden durchgeführt, genau wie bei EIS. Die Polarisationsscanrate wurde auf 1 mV/s eingestellt, um die Tafel-Polarisationskurven darzustellen. Zur Erstellung dieser Diagramme wurde das Elektrodenpotential automatisch von –800 mV auf –100 mV vs. Ecorr bei 25 ± 1 °C geändert. Nach der EIS wurde ein potentiodynamischer Test zur Bestimmung der Polarisationskurve verwendet. Die Inhibitionseffizienz (IEP) des Korrosionsinhibitors wird anhand der folgenden Gleichung43 berechnet:

Dabei sind i und i′ die Stromdichten der Lösung in Abwesenheit bzw. Anwesenheit des Inhibitors.

Außerdem können mit der Software NOVA 1–10 das passende Ersatzschaltbild, die entsprechenden EIS- und potentiodynamischen Polarisationsparameter erstellt werden.

Um die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zu überprüfen, wurden bei jeder Konzentration für EIS und potentiodynamische Polarisationskurve mindestens zwei Experimente durchgeführt. Die Standardabweichungen (SD) wurden ermittelt und die SD-Werte waren gering, was darauf hindeutet, dass die elektrochemischen Messungen eine gute Reproduzierbarkeit aufwiesen. In dieser Arbeit ist SD für alle elektrochemischen Experimente kleiner als 0,5, daher wurden diese Daten in den folgenden Abschnitten weggelassen.

Dynamische Lichtstreuung wird zur Messung des durchschnittlichen Partikeldurchmessers und der Partikeldurchmesserverteilung von in der Flüssigkeit dispergierten Nanopartikeln verwendet. Extrahieren Sie Biomoleküle wie Proteine, Enzyme, Terpenoide und Flavonoid-Cofaktoren, die sowohl eine begrenzende als auch reduzierende Rolle spielen. Darüber hinaus wurde aufgrund der starken Bindungsfähigkeit mit Aminosäureresten (Carbonylgruppe) ein Agglomerationsverhalten verhindert und die Stabilität des Mediums gewährleistet. Für ein besseres Verständnis der tatsächlichen Größe von Nanopartikeln wird die Nanosizer-Technik zur Berechnung der Partikelgröße verwendet und durch SBL-Analyse (Statistical Bin Limits) angegeben. Für diesen Vorschlag wurde die Reduzierung des Agglomerationsfehlers auf die tatsächliche Partikelgröße durch Weglassen des hydrodynamischen Radius durchgeführt. Abbildung 1 zeigt das Histogramm des SBL-Nanosizers von NPs, das zeigt, dass der mittlere Durchmesser der Partikelgröße für Nanostrukturen ~ 64,75 nm beträgt. Die berichteten Ergebnisse zeigten eine enge Größenverteilung und eine homogene Verteilung der NPs.

Die mittlere Größe der produzierten Nanopartikel, aufgezeichnet mit der Nanosizer-Ausrüstung (DLS-Technik).

Zuerst wurde durch Eintauchen der Arbeitselektrode in 0,5 M H2SO4 und 1,0 M HCl-Lösung ohne und mit Dracocephalum-Extrakt basierend auf Volumen und Nanometergröße für 1800 Sekunden das Leerlaufpotential (OCP) stabilisiert (Abb. 2) und dann Es wurden elektrochemische Tests durchgeführt. Abbildung 2 veranschaulicht, dass die Anwesenheit von Extrakt in sauren Lösungen die OCP-Kurven erheblich veränderte.

Variation des OCP als Funktion der Zeit, aufgezeichnet für st-37 in 0,5 M H2SO4 (a) basierend auf der Masse und (b) Nanogröße von Dracocephalum und in 1,0 M HCl (c) basierend auf der Masse und (d ) Nanogröße von Dracocephalum, bei 25 ± 1 °C.

Das Korrosionsverhalten von st-37 in 0,5 M H2SO4- und 1,0 M HCl-Lösungen wurde durch EIS und PP-Methoden bei unterschiedlichen Extraktkonzentrationen basierend auf der Masse und der Nanogröße bestimmt.

Das EIS ist eine zerstörungsfreie und sehr effektive Methode zur Bewertung von Korrosionsprozessen an der Grenzfläche zwischen Metall und korrosivem Elektrolyt. Das Ziel von EIS besteht darin, herauszufinden, wie sich unterschiedliche Konzentrationen grüner Inhibitoren auf das Impedanzverhalten von Weichstahl in 0,5 M H2SO4 und 1,0 M HCl auswirken. Die Abbildungen 3 und 4 zeigen Nyquist-Diagramme, Bode-Diagramme und Änderungen im Phasenwinkel für st-37 in 0,5 M H2SO4- bzw. 1,0 M HCl-Lösungen mit unterschiedlichen Mengen an Pflanzenextrakt je nach Masse und Nanogröße. In den Nyquist-Diagrammen ist für den untersuchten Pflanzenextrakt nur ein kapazitiver Halbkreis zu sehen. Das Vorhandensein eines Ladungsübertragungswiderstands (Rct) in Kombination mit dem Einfluss der ionischen Doppelschichtkapazität (Cdl) könnte dieses Phänomen erklären44. Die allgemeine halbkreisförmige Form der Kurven ist über den gesamten Konzentrationsbereich des Inhibitors ziemlich konstant, was darauf hindeutet, dass durch die Zugabe von Pflanzenextrakt keine Änderung des Korrosionsmechanismus aufgetreten ist45.

Die (a,b) Nyquist-Diagramme, (c,d) Bode-Diagramme und Phasenwinkeldiagramme für st-37 mit unterschiedlichen Konzentrationen von Dracocephalum basierend auf Volumen und Nanogröße in 0,5 M H2SO4.

Die (a,b) Nyquist-Diagramme, (c,d) Bode-Diagramme und Phasenwinkeldiagramme für st-37 mit unterschiedlichen Konzentrationen von Dracocephalum basierend auf der Masse und der Nanogröße in 1,0 M HCl.

Hochfrequenzkapazitätsschaltungen werden im Allgemeinen durch Ladungsübertragungswiderstände erzeugt, wie in den Abbildungen gezeigt. 3a und 4a. Es ist ersichtlich, dass die Zugabe von Inhibitor zu einer Vergrößerung des Radius des kapazitiven Rings führt und elektrochemische Prozesse in gewissem Maße hemmt. Es scheint, dass die Zugabe des Extrakts zu Weichstahl die Korrosionsrate verringert. Die Tabellen 2 und 3 zeigen die EIS-Eigenschaften für Weichstahl mit verschiedenen Konzentrationen von Dracocephalum-Extrakt (Masse und Nanogröße) in sauren Medien, einschließlich der Anpassungsgüte (Chi-Quadrat), des Lösungswiderstands (RS) und der Doppelschichtkapazität (Cdl). ), Ladungsübertragungswiderstand (Rct) und der Grad der Oberflächenbedeckung (θ = IEI/100).

Diese Halbkreise zeigen auch, dass der IEI-Prozentsatz mit zunehmender Inhibitorkonzentration zunimmt. Es ist anzumerken, dass der Extrakt mit Nanogröße in beiden Lösungen einen besseren IEI-Prozentsatz aufweist als der Massenextrakt in der gleichen Menge.

Außerdem erhöht sich Rct, wenn die Konzentration von Dracocephalum zunimmt, was auf eine verbesserte Extraktabdeckung auf der Stahloberfläche und eine höhere Wirksamkeit der Inhibitorabschirmung gegen das Eindringen von Ionen in das korrosive Medium zurückzuführen ist46. Wenn die Inhibitorkonzentration bis zu 200 ppm und 75 ppm für 0,5 M H2SO4 und bis zu 400 ppm und 100 ppm für 1,0 M HCl beträgt, die die Masse bzw. Nanogröße des Extrakts enthält, erreichen Rct und IEI % die Werte höchsten Wert (90, 92, 91 und 88 %). Dieser Anstieg zeigt, dass der Inhibitor eine Adsorptionsschicht auf der Oberfläche der Weichstahllegierung aufbaut und so Korrosion verhindert. Rct beginnt zu sinken, wenn die Konzentration des Dracocephalum-Extrakts zunimmt, da der Inhibitor von der Metalloberfläche desorbiert wird. Mit zunehmender Extraktkonzentration sank der elektrische Doppelschichtkondensator Cdl, was auf eine Abnahme der lokalen elektrischen Doppelschichtkonstante zurückzuführen sein kann47. In diesem Fall hafteten Inhibitormoleküle an der Stahloberfläche und ersetzten die ursprünglichen Wassermoleküle, die in der Grenzschicht der Stahloberfläche vorhanden waren. Der Cdl-Wert nahm mit zunehmender Inhibitorkonzentration ab, da die Inhibitormoleküle eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als Wassermoleküle hatten, was dazu führte, dass die Inhibitormoleküle in der Grenzflächenschicht locker organisiert waren48. Es wurde festgestellt, dass der Extrakt möglicherweise eine Inhibitorbeschichtung auf der Stahloberfläche erzeugt, um Korrosion zu verhindern, was darauf hindeutet, dass Dracocephalum-Extrakt eine hohe Inhibitionseffizienz für Weichstahl aufweist.

Die Zunahme des Phasenwinkels mit zunehmendem Extraktgehalt, wie in den Bode-Diagrammen in den Abb. 3c,d und 4c,d unterstützen die Korrosionsverhinderung zusätzlich13. Die Rauheit der Elektrodenoberfläche hängt in diesen Abbildungen mit dem Wert des Phasenwinkels zusammen. Je höher der Wert von θ ist, desto geringer ist die Oberflächenrauheit. Mit zunehmender Inhibitorkonzentration nimmt die Oberflächenrauheit ab, was bedeutet, dass die Korrosion abnimmt.

Das äquivalente Randle-Schaltungsmodell (Abb. 5) wurde verwendet, um alle in den Abbildungen dargestellten Impedanzkurven zu untersuchen. 3 und 4. Dieser besteht aus einem Reihenlösungswiderstand (RS), einem Parallelwiderstand (Rct) und einer Kondensatorkombination (Cdl).

Das elektrische Äquivalent des Randle-Schaltkreismodells.

Abbildung 6 zeigt die kathodischen und anodischen Polarisationskurven von Weichstahl nach dem Eintauchen in 0,5 M H2SO4- und 1,0 M HCl-Lösungen in Abwesenheit und Anwesenheit verschiedener Extraktmengen. Die experimentellen Ergebnisse umfassen die Korrosionsstromdichte (icorr), die kathodischen und anodischen Tafel-Steigungen (βc und βa), das Korrosionspotential (Ecorr), die Inhibitionseffizienz (IEp%) und den Grad der Oberflächenbedeckung (θ). für verschiedene Lösungen sind in Tabelle 4 angegeben. Die Korrosionsstromdichte wurde anhand des Schnittpunkts der extrapolierten kathodischen und anodischen Tafel-Linien beim Korrosionspotential berechnet. Außerdem wurde der IEp% mithilfe von Gl. berechnet. (2).

Polarisationskurven für st-37 in 0,5 M H2SO4 (a) basierend auf der Masse und (b) Nanogröße von Dracocephalum und in 1,0 M HCl (c) basierend auf der Masse und (d) Nanogröße von Dracocephalum, bei 25 ± 1 °C.

Aus den experimentellen Werten kann beobachtet werden, dass die Korrosionsstromdichte mit einer Erhöhung der Inhibitorkonzentration auf bis zu 200 ppm und 75 ppm für 0,5 M H2SO4 und bis zu 400 ppm und 100 ppm für 1,0 M HCl enthaltende Massen deutlich abnimmt bzw. Nanogröße des Extrakts unterstützen die Verzögerung des Korrosionsprozesses49. Die verringerte Stromdichte in Gegenwart von Inhibitor in allen vier Lösungen lässt darauf schließen, dass die Metalloberfläche aufgrund der Bildung der Inhibitorschicht passiviert wird50. Die Ergebnisse zeigen, dass die IKorr von Weichstahl von 1427 μA/cm auf 151 μA/cm und von 1427 μA/cm auf 91 μA/cm abnahm und der IE% auf 89 % und 94 % und auch auf 752 μA/cm anstieg. cm auf 73 μA/cm und 752 μA/cm auf 87 μA/cm, und der IE% stieg auf 90 % bzw. 88 % für H2SO4- und HCl-Lösungen mit Volumen- bzw. Nanogröße des Extrakts.

Die Ergebnisse der Untersuchung legen nahe, dass der Nanoextrakt der Pflanze stärkere hemmende Eigenschaften hat als der reguläre Extrakt.

Darüber hinaus zeigen Unterschiede in den Werten von βc und βa im Vergleich zu Blindlösungen, dass diese Inhibitoren den Korrosionsprozess schützen, indem sie Inhibitormoleküle sowohl an der anodischen als auch an der kathodischen Stelle adsorbieren.

Durch die Zugabe von Inhibitoren kommt es zu einer deutlichen Änderung im kathodischen und anodischen Teil der Kurven in Tafeldiagrammen der H2SO4-Lösung. Daher wird es als Inhibitor vom gemischten Typ bezeichnet. Aus Abb. 6c, d und Tabelle 4 geht hervor, dass sich in Salzsäurelösung die Form der anodischen und kathodischen Kurven sowie der Tafel-Parameter (βc und βa) nach Verwendung des Extrakts als Inhibitor nicht signifikant veränderten, jedoch in βa der Schwefelsäurelösung hat sich geändert (Abb. 6a, b), und das bedeutet, dass der Inhibitor sowohl als anodischer als auch als kathodischer Inhibitor (gemischter Inhibitor) wirkt, mit vorherrschender anodischer Wirkung im H2SO4-Medium. Andererseits beträgt die maximale Verschiebung des Ecorr-Werts für H2SO4- und HCl-Lösungen die positive/negative Seite 41 bzw. 15 mV, und eine Literaturstudie ergab, dass die Verschiebung des Korrosionspotentials weniger als ± 85 mV beträgt in Bezug auf die Blindlösung wirkt der Inhibitor als gemischter Inhibitor; Somit handelt es sich bei diesem Inhibitor um einen gemischten Inhibitor51.

Basierend auf der obigen Analyse steigen die Werte von IEI % und IEP % mit steigender Konzentration der Inhibitoren, mit zunehmender Masse und Nanogröße des Extrakts in sauren Medien. Die mittlere Differenz zwischen den Maximalwerten von %IEI und %IEP bei Verwendung der besten Extraktkonzentration mit Massen- und Nanogröße beträgt 1,0 bzw. 2,0 % in H2SO4 bzw. 1,0 bzw. 0,0 % in HCl-Lösungen.

Abbildung 7 zeigt den Einfluss der Inhibitorkonzentration (ppm) auf die Inhibitionseffizienz (IEp und IEI, %) für St-37-Stahl in 0,5 M H2SO4 und 1,0 M HCl bei 25 ± 1 °C, gemessen durch Impedanz und Polarisation . Es wurde festgestellt, dass die Wirksamkeit der Hemmung zunimmt, wenn die Konzentration des Extrakts steigt. Die Hemmwirkung nimmt deutlich zu, wenn die Extraktkonzentration in sauren Medien von 0 auf 200, 75, 400 und 100 ppm steigt. Wenn die Konzentration des Inhibitors die oben genannten Werte überschreitet, nimmt die Inhibitionseffizienz leicht ab. Die geringfügige Änderung der Inhibitionseffizienz ist auf die Sättigungsadsorption von Inhibitormolekülen auf der Legierungsoberfläche zurückzuführen. Die höhere Inhibitionseffizienz weist darauf hin, dass der Dracocephalum-Extrakt ein geeigneter Korrosionsinhibitor für beide sauren Medien ist.

Variation von IE % mit der Inhibitorkonzentration sowohl für (a) Impedanz- als auch (b) Polarisationsexperimente.

Adsorptionsisothermen erfüllen eine entscheidende Funktion bei der Bereitstellung umfassender Informationen über das aktuelle Wechselwirkungsverhalten zwischen Metalloberflächen und Dracocephalum-Extraktmolekülen52.

In dieser Arbeit wurden verschiedene Adsorptionsisothermenmodelle verwendet, um den experimentellen Ergebnissen gerecht zu werden. Die Langmuir-Isotherme stimmt gut mit den experimentellen Ergebnissen überein. Die allgemeine Form des Langmuir-Isothermenmodells ist in der folgenden Gleichung53,54,55,56,57 dargestellt:

Dabei sind \(\theta\), Kads und C die Metalloberflächenbedeckung, die Gleichgewichtskonstante für den Adsorptions-Desorptionsprozess bzw. die Inhibitorkonzentration. Wie man sehen kann, wird beim Zeichnen eines Diagramms zwischen (C/θ) und C eine gerade Linie (R2 > 0,9) für alle Proben gebildet, wie in Abb. 8 dargestellt, mit einem Gradienten (Steigung) in der Nähe von Einheit und ein Abfanggerät gleich Kads. Die Tatsache, dass alle linearen Korrelationskoeffizienten (R) nahezu gleich eins sind, zeigt, dass die Adsorption von Pflanzenextrakten auf Weichstahloberflächen der Langmuir-Adsorptionsisotherme folgt. Die Langmuir-Isotherme deutet auf eine Monoschichtadsorption des Inhibitormoleküls hin, oder das Inhibitormolekül besetzt ein aktives Zentrum auf einer Metalloberfläche58. Darüber hinaus zeigte die Langmuir-Adsorptionsisotherme, dass organische Komponenten in Pflanzenextrakten mit polaren Atomen oder Gruppen, die auf der Metalloberfläche adsorbiert sind, durch gegenseitige Anziehung oder Abstoßung interagieren können59.

Langmuir-Adsorptionsisotherme des Inhibitors, bestimmt durch Tafel-Polarisationsdaten für st-37 in (a) 0,5 M H2SO4- und (b) 1,0 M HCl-Lösungen bei 25 ± 1 °C.

Der berechnete Adsorptionskoeffizient Kads war in H2SO4 größer als in HCl, was darauf hindeutet, dass die Adsorption von Inhibitormolekülen an aktiven Stellen von Stahloberflächen in H2SO4 einfacher war als in HCl-Lösung60. Die Stärke und Stabilität der durch Nanoextrakt in beiden Lösungen gebildeten adsorbierten Schicht konnte auch anhand des im Vergleich zur anderen Situation höheren Kads-Werts beurteilt werden.

Die standardmäßige freie Adsorptionsenergie (\({\Delta G}_{ ads}^{o}\)) wird ebenfalls anhand der Kads-Werte berechnet. Im Zusammenhang mit der Korrosionshemmung sind Physisorption und Chemisorption zwei Adsorptionsmechanismen, die häufig untersucht werden61. Für die physikalische Adsorption liegen Werte der standardmäßigen freien Adsorptionsenergie bei bis zu – 20 kJ/mol, während Werte unter – 40 kJ/mol mit der chemischen Adsorption korrelieren3,53.

\({\Delta G}_{ ads}^{o}\) des Adsorptionsprozesses, verknüpft mit Kads, und bestimmt unter Verwendung der folgenden Gleichung62:

Dabei sind R und T die universelle Gaskonstante bzw. die thermodynamische Temperatur und 106 weist auf die ppm-Konzentration (mg/L) von Wasser hin.

Für eine H2SO4-Lösung mit Volumen und Nanogröße des Extrakts beträgt der berechnete Wert von \({\Delta G}_{ ads}^{o}\) 28,54 bzw. − 31,71 kJ/mol. Für eine HCl-Lösung in großen Mengen und eine Nanogröße des Extrakts beträgt der berechnete Wert von \({\Delta G}_{ ads}^{o}\) 22,83 bzw. − 29,70 kJ/mol. Als Ergebnis des erhaltenen Werts für \({\Delta G}_{ ads}^{o}\) kann geschlossen werden, dass die Adsorption von Dracocephalum nicht nur eine Chemisorption oder Physisorption ist, sondern auch eine umfassende Adsorption (sowohl chemische als auch physikalische) umfasst ) und dass das negative Vorzeichen von \({\Delta G}_{ads}^{o}\) darauf hinweist, dass die Adsorption des Inhibitormoleküls auf der Metalloberfläche spontan erfolgt3. Tabelle 5 listet die Ergebnisse auf, einschließlich Kads und \({\Delta G}_{ ads}^{o}\).

Ein Vergleich der vorliegenden Forschung mit ähnlichen Studien, in denen Pflanzenextrakt als Korrosionsinhibitor in sauren Medien verwendet wurde, ist in Tabelle 6 dargestellt. Daraus kann geschlossen werden, dass Dracocephalum-Extrakt in großen Mengen und insbesondere in Nanometergröße ein geeigneter Kandidat für die Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit ist einer Weichstahllegierung in 0,5 M H2SO4 und 1,0 M HCl.

Die Fähigkeit der untersuchten Verbindungen, die Korrosion von Kohlenstoffstahl zu verhindern, beruht hauptsächlich auf ihrer physikalischen oder chemischen Adsorption auf der Metalloberfläche, wo sie H2O-Moleküle auf der Stahloberfläche ersetzen und eine kompakte Barrierebeschichtung bilden71. Bei physikalischer Adsorption kommt es zu elektrostatischem Kontakt zwischen geladenen Inhibitormolekülen und geladenen Metalloberflächen (Abb. 9a). Bei der chemischen Adsorption interagiert das Paarelektron auf dem π-Elektron von Mehrfachbindungen und Heteroatomen mit den unbesetzten d-Orbitalen des Eisens (Abb. 9b)13. In dieser Arbeit betragen die Werte von \({\Delta G}_{ ads}^{o}\) − 22,83 und 29,70 kJ mol−1 in HCl-Lösung, was darauf hinweist, dass die untersuchten Verbindungsmoleküle von einer Mischung adsorbiert werden der chemischen und physikalischen Adsorption. Es ist experimentell bekannt, dass die Stahloberfläche in sauren Lösungen positiv geladen ist, Cl−-Ionen auf der positiv geladenen Stahloberfläche adsorbiert werden können und anschließend die protonierten Inhibitormoleküle über elektrostatische Anziehung (physikalische Adsorption) adsorbiert werden. Aber gleichzeitig erhalten die d-Orbitale der Eisenatome ein freies Elektronenpaar am π-Elektron und Heteroatome in der Extraktstruktur (chemische Adsorption). In der H2SO4-Lösung betragen die Werte von \({\Delta G}_{ ads}^{o}\) -28,54 und 31,71 kJ mol−1, aber aufgrund der geringen Elektronenladungsdichte auf der Oberfläche von \( {\mathrm{SO}}_{4}^{2-}\)-Ionen werden die untersuchten Verbindungsmoleküle durch chemische Adsorption stärker adsorbiert.

Mechanismus der Adsorption des Korrosionshemmers auf der Metalloberfläche: (a) physikalische Adsorption und (b) chemische Adsorption.

Die vorliegende Oberflächenanalyse liefert das Reflexionsvermögen von Metallproben vor und nach dem Eintauchen in 0,5 M H2SO4 und 1,0 M HCl in Abwesenheit sowie das Vorhandensein der besten Inhibitorkonzentration. Die in Abb. 10 gezeigten Ergebnisse zeigen, dass das Reflexionsvermögen der st-37-Probe nach dem Eintauchen in saure Medien ohne Extrakt abgenommen hat. Hingegen erhöht die Zugabe des Korrosionsinhibitors zur Testlösung den Reflexionswert, bis er nahe am Reflexionsgrad der Probe vor dem Eintauchen in die saure Lösung liegt.

UV-Vis-Spektrum für st-37-Proben in 0,5 M H2SO4- und 1,0 M HCl-Lösungen in Abwesenheit und Anwesenheit einer optimalen Konzentration von Dracocephalum-Extrakt als Korrosionsinhibitor.

In Abb. 11, 12, optische Mikroskopie und Rasterelektronenmikroskopaufnahmen wurden verwendet, um die Oberflächenmorphologie von Weichstahl nach 24-stündigem Eintauchen in 0,5 M H2SO4 und 1,0 M HCl ohne und mit der besten Extraktkonzentration zu verstehen. Im Falle von Blindlösungen gelten die Abb. 11(a,b) und 12(a,b) zeigen eine sehr raue Probenoberfläche mit schweren Schäden, offensichtlichen Grübchen und Rissen. Nach Zugabe eines Korrosionsinhibitors zu den sauren Medien wurde die Korrosion jedoch sichtbar reduziert und die Oberfläche der Proben wurde einigermaßen glatt (Abb. 11(c–f) und 12(c–f), die Wirksamkeit des Korrosionshemmers zeigte sich , und die schützende Inhibitorbeschichtung wurde hergestellt. Die Abbildungen 11(e,f) und 12(e,f) veranschaulichen, dass in Gegenwart der optimalen Inhibitorkonzentration je nach Nanogröße die Oberflächenkorrosion der Legierung erheblich abnahm. Dies bestätigt, dass die Dracocephalum-Extrakt (Nano)-Moleküle bedecken die Metalloberfläche besser als die Schüttgutgröße. Beim Vergleich der Bilder beider Lösungen kann beobachtet werden, dass der Extrakt als Korrosionsinhibitor in H2SO4 eine bessere Wirkung hat als die HCl-Lösung.

Die Bilder der st-37-Oberfläche nach 24-stündigem Eintauchen in 0,5 M H2SO4-Lösung in (a,b) Abwesenheit, (c,d) Anwesenheit von 200 ppm Dracocephalum-Extrakt in Großgröße (e,f) und Anwesenheit von 75 ppm Dracocephalum-Extrakt in Nanogröße, mittels optischer bzw. Rasterelektronenmikroskopie.

Die Bilder der st-37-Oberfläche nach 24-stündigem Eintauchen in 1,0 M HCl-Lösung in (a,b) Abwesenheit, (c,d) Anwesenheit von 400 ppm Dracocephalum-Extrakt in Großgröße (e,f) und Anwesenheit von 100 ppm Dracocephalum-Extrakt in Nanogröße, jeweils mittels optischer bzw. Rasterelektronenmikroskopie.

Die Wirkung von Dracocephalum-Extrakt basierend auf der Masse und der Nanometergröße als Korrosionsinhibitor für Weichstahl in 0,5 M H2SO4- und 1,0 M HCl-Lösungen wurde untersucht:

Die aus den EIS- und PP-Kurven abgeleiteten Daten zeigen, dass die Hemmungseffizienz mit der Erhöhung der Extraktkonzentration bis zu einer speziellen Dosis zunahm.

Nach der Polarisationsmethode beträgt in HCl-Lösung der höchste IE-Prozentsatz 88 % bei der besten Dosis des Nanoextrakts (100 ppm), aber der höchste IE-Prozentsatz beträgt 90 % bei der besten Dosis des Hauptextrakts (400 ppm). In der H2SO4-Lösung beträgt der höchste IE-Prozentsatz 89 % bei der besten Dosis des Massenextrakts (200 ppm), aber der Korrosionsinhibitor hatte die beste Hemmwirkung (94 %), bei der minimalen Konzentration (75 ppm) des Nanoextrakts . Es ist erwähnenswert, dass der von PP berechnete IE%-Wert den gleichen Trend aufweist wie der mit der EIS-Kurvenmethode erhaltene Wert.

In beiden sauren Umgebungen zeigten PP-Messungen, dass diese untersuchte Chemikalie die Korrosion durch Hemmung vom gemischten Typ reduzierte, was sich sowohl auf die Wasserstoffentwicklung als auch auf die Metallauflösung auswirkte, wobei im H2SO4-Medium eine vorherrschende anodische Wirkung herrschte.

Laut EIS reduzierte diese Verbindung die Korrosion durch Adsorption am Metall-/Lösungskontakt.

\({\Delta G}_{ads}^{o}\) legte nahe, dass die Adsorption von Dracocephalum nicht nur Chemisorption oder Physisorption ist, sondern auch umfassende Adsorption umfasst. Das bedeutet, dass die untersuchte Verbindung sowohl chemisch als auch physikalisch auf der ST-37-Oberfläche adsorbierte und dabei der Langmuir-Isotherme folgte. Darüber hinaus zeigt der negative Wert von \({\Delta \mathrm{G}}_{\mathrm{ ads}}^{\mathrm{o}}\), dass Inhibitormoleküle spontan auf der Metalloberfläche adsorbieren.

Zur Bestätigung der Korrosionsprüfung wurden optische und REM-Mikroskopie verwendet. Somit wurde eine gleichmäßige und weniger beschädigte Oberfläche mit der optimalen Konzentration an Dracocephalum-Extrakt in beiden Säurelösungen gefunden. Die Wirksamkeit des Korrosionshemmers zeigte sich und es bildete sich ein schützender Inhibitorfilm.

Im Vergleich zu den Ergebnissen anderer Forscher lässt sich abschließend der Schluss ziehen, dass der Dracocephalum-Extrakt die niedrigste optimale Konzentration und die richtige Wirksamkeit aufweist. Daher konnten wir durch die Verwendung von Dracocephalum-Extrakt auf Nanometergröße die optimale Konzentration des Inhibitors deutlich reduzieren und die Korrosionsbeständigkeit sowie die Effizienz erhöhen. Dies ist eine kostengünstige, umweltfreundliche und effiziente Methode, um die Korrosion von Weichstahl in sauren Medien zu reduzieren. Daher kann Dracocephalum-Extrakt ein geeigneter Kandidat für die Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit von Weichstahllegierungen in 0,5 M H2SO4 und 1,0 M HCl sein.

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

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Fouda, AS, Abd El-Maksoud, SA, El-Hossiany, A. & Ibrahim, A. Korrosionsschutz von Edelstahl 201 in sauren Medien unter Verwendung neuartiger Hydrazinderivate als Korrosionsinhibitoren. Int. J. Elektrochem. Sci 14, 2187–2207 (2019).

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Die Autoren möchten den Gründern der Shahid Bahonar University of Kerman, Herrn Alireza Afzalipour und seiner Frau, Frau Fakhereh Saba, ihren aufrichtigen Dank für ihre Weitsicht und Großzügigkeit bei der Ausbildung künftiger Generationen aussprechen. Darüber hinaus danken die Autoren dem Iran High-Tech Laboratory Network [Fördernummer: 29473] für die Unterstützung dieser Arbeit.

Fachbereich Chemie, Shahid Bahonar University of Kerman, Postfach 76169-14111, Kerman, Iran

Zahra Golshani, Faezeh Arjmand, Seyed Mohammad Ali Hosseini und S. Jamiladin Fatemi

Neurowissenschaftliches Forschungszentrum, Institut für Neuropharmakologie, Kerman University of Medical Science, Kerman, Iran

Mahnaz Amiri

Studentisches Forschungskomitee, Fakultät für Alliierte Medizin, Kerman University of Medical Sciences, Kerman, Iran

Mahnaz Amiri

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Alle Autoren haben die Experimente konzipiert und gestaltet. ZG schrieb den Hauptmanuskripttext, führte das Experiment durch, stellte die Geräte her und analysierte die Daten und Ergebnisse mit Unterstützung von Dr. MA und Dr. SMAH. Der von FA und SJF hergestellte Massenextrakt sowie der Extrakt in Nanometergröße erstellt von Dr. MA

Korrespondenz mit Mahnaz Amiri oder Seyed Mohammad Ali Hosseini.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Golshani, Z., Arjmand, F., Amiri, M. et al. Untersuchung von Dracocephalum-Extrakt basierend auf Volumen und Nanometergröße als grüner Korrosionsinhibitor für Weichstahl in verschiedenen korrosiven Medien. Sci Rep 13, 913 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-27891-y

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Eingegangen: 20. Juli 2022

Angenommen: 10. Januar 2023

Veröffentlicht: 17. Januar 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-27891-y

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