Projekti / Programi
Vpliv elektronske strukture inhibitorjev korozije na njihovo učinkovitost
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.04.01 |
Naravoslovje |
Kemija |
Fizikalna kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P400 |
Naravoslovno-matematične vede |
Fizikalna kemija |
| P401 |
Naravoslovno-matematične vede |
Elektrokemija |
inhibitorji korozije, korozija, baker, benzotriazol, elekrokemijske meritve, molekularna in elektronska struktura, kvanto kemijsko modeliranje, ab initio simulacije, teorija gostotnih funkcionalov
Raziskovalci (8)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
85.457 |
Povzetek
Predlagan projekt je usmerjen v eksperimentalni in teoretični študij korozije bakra in njegovih zlitin z namenom izboljšanja korozijske odpornosti. To je mogoče doseči z uporabo inhibitorjev korozije. Raziskali bomo lastnosti inhibitorjev korozije 1,2,3 benzotriazola (BTAH), 1-hidroksibenzotriazola (BTAOH) in 3-amino 1,2,4,triazola (ATA). Eksperimentalne raziskave bodo obsegale merjenje inhibicijske aktivnosti omenjenih organskih substanc na površinah bakra in baker-cinkovih ter baker-nikljevih zlitin v slabo kislem in slabo alkalnem mediju z elektrokemijskimi metodami in metodo elektrokemijske impedančne spektroskopije. Strukturo plasti, ki se tvori ob prisotnosti inhibitorja v raztopini, bomo preučevali z Ramansko spektroskopijo in identificirali posamezne organske površinske zvrsti.
Eksperimentalni del bomo nadgradili s simulacijami na atomskem nivoju. Z ab initio metodami na podlagi valovne funkcije in gostotnega funkcionala bomo izračunali molekularno strukturo in elektronske lastnosti inhibitorjev. Interakcijo med molekulami inhibitorja in kovinskimi substrati bomo eksplicitno upoštevali. Upoštevali bomo tudi vpliv tekočega medija. Določili bomo strukturo adsorbiranega inhibitorja in naravo kemijske vezi inhibitor-kovina. S primerjavo rezultatov obeh pristopov bomo poiskali korelacijo med korozijsko učinkovitostjo inhibitorjev in njihovimi fizikalno-kemijskimi lastnostmi oz. kvantno-kemijskimi parametri.
Vsebina predlaganega projekta predstavlja nov pristop k problematiki korozijskih inhibitorjev. Tradicionalno se učinkovitost inhibitorjev določa eksperimentalno, običajno z elektrokemijskimi metodami. Predlagana kombinacija eksperimentov in kvantno-kemijskih simulacij bo omogočila boljše razumevanje delovanja inhibitorjev na molekularnem nivoju in opredelila tiste lastnosti ali parametre, ki vplivajo na stopnjo inhibicije posameznega inhibitorja. Projekt predstavlja nov pristop k tej problematiki in bo tudi dobra podlaga za nadaljevanje dela v prihodnosti s končnim ciljem načrtovanja bolj učinkovitih inhibitorjev za posamezne namene oziroma za posamezne materiale.
Predlagan projekt je usmerjen v eksperimentalni in teoretični študij korozije bakra in njegovih zlitin z namenom izboljšanja korozijske odpornosti. To je mogoče doseči z uporabo inhibitorjev korozije. Raziskali bomo lastnosti inhibitorjev korozije 1,2,3 benzotriazola (BTAH), 1-hidroksibenzotriazola (BTAOH) in 3-amino 1,2,4,triazola (ATA). Eksperimentalne raziskave bodo obsegale merjenje inhibicijske aktivnosti omenjenih organskih substanc na površinah bakra in baker-cinkovih ter baker-nikljevih zlitin v slabo kislem in slabo alkalnem mediju z elektrokemijskimi metodami in metodo elektrokemijske impedančne spektroskopije. Strukturo plasti, ki se tvori ob prisotnosti inhibitorja v raztopini, bomo preučevali z Ramansko spektroskopijo in identificirali posamezne organske površinske zvrsti.
Eksperimentalni del bomo nadgradili s simulacijami na atomskem nivoju. Z ab initio metodami na podlagi valovne funkcije in gostotnega funkcionala bomo izračunali molekularno strukturo in elektronske lastnosti inhibitorjev. Interakcijo med molekulami inhibitorja in kovinskimi substrati bomo eksplicitno upoštevali. Upoštevali bomo tudi vpliv tekočega medija. Določili bomo strukturo adsorbiranega inhibitorja in naravo kemijske vezi inhibitor-kovina. S primerjavo rezultatov obeh pristopov bomo poiskali korelacijo med korozijsko učinkovitostjo inhibitorjev in njihovimi fizikalno-kemijskimi lastnostmi oz. kvantno-kemijskimi parametri.
Vsebina predlaganega projekta predstavlja nov pristop k problematiki korozijskih inhibitorjev. Tradicionalno se učinkovitost inhibitorjev določa eksperimentalno, običajno z elektrokemijskimi metodami. Predlagana kombinacija eksperimentov in kvantno-kemijskih simulacij bo omogočila boljše razumevanje delovanja inhibitorjev na molekularnem nivoju in opredelila tiste lastnosti ali parametre, ki vplivajo na stopnjo inhibicije posameznega inhibi
Pomen za razvoj znanosti
Teoretičenemu pristopu obravnavanja korozije do nedavnega ni bilo posvečeno veliko pozornosti in večina takih študij je osnovana na semi-empiričnih izračunih elektronskih lastnosti molekul inhibitorja brez eksplicitne obravnave interakcije inhibitor-površina. V okviru tega projekta smo pokazali, da imata inhibitorja BTAH in BTAOH zelo podobne elektronske lastnosti, a bistveno različno sposobnost inhibicije korozije bakra. To smo pripisali medsebojnemu delovanju molekularne strukture, intermolekularnih vezi in adsorpcijskih lastnosti. Naša študija je zato nedvoumno pokazala na pomankljivost pristopa k obravnavi inhibicije korozije, t.j. neupoštevanje eksplicitne interakcije inhibitor-površina, inhibitor-voda in voda-površina. Za verodostojen opis je zato potrebno pravilno ovrednoditi ne samo molekularne elektronske lastnosti, ampak tudi strukturo molekul inhibitorja in njihovo interakcijo s površinami kovin in z vodo. Naša študija zato predstavlja nov in originalni pristop k obravnavi inhibicije korozije in lahko prispeva k razvoju racionalnejšega načrtovanja in iskanja novih visoko učinkovitih inhibitorjev.
Pomen za razvoj Slovenije
Naš originalen pristop k projektu prispeva k ugledu Laboratorija za fizikalno kemijo na Odseku za fizikalno in organsko kemijo na IJS in k znanstveni razpoznavnosti Slovenije. Originalnost pristopa in prepoznavnost našega laboratorija se še posebej odraža v velikem odzivu v mednarodni literaturi v tako kratkem času, saj imajo izmed člankov objalvjenih v sklopu projekta kar trije vsak po deset ali več citatov. V raziskave projekta sta vklučena tudi dva mlada raziskovalca v okviru njihove doktorske disertacije. Projekt zato prispeva k njihovemu učnemu in profesionalnemu usposabljanju. V kolikor bi se koncepti, ki smo jih razvili v okviru tega projekta izkazali za uporabne pri načrtovanju novih, izboljšanih inhibitorjev, bo to imelo tudi gospodarski pomen, saj ima vsaka še tako majhna izboljšava pri korozijski zaščiti kovin velik ekonomski učinek.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
