A DFT study of chlorine based copper corrosion and its inhibition

Korozyon, bir metalin çevresiyle kimyasal veya elektrokimyasal reaksiyon sonucu yıkıcı saldırısıdır. İyi mekanik özellikleri, elektriksel ve termal iletkenliği nedeniyle bakır en kullanışlı metallerden biridir. Aynı şekilde, metal yüzeylerdeki klor kimyası, korozyon gibi birçok teknolojik süreçte yer alır. Korozyon ve inhibisyonu hem deneysel hem de teorik yönden ilgi görmektedir. Bu çalışma, metalik bakır (100), (110) ve (111) yüzeyindeki Cl adsorpsiyonunu ve organic/ inorganik inhibitör adaylarının Cu (100) yüzeyindeki inhibisyon etkisini araştırmaktadır. Cl adsorpsiyonu, 1 ML ila 1/16 ML arasında değişen kaplama düzeylerinde ve farklı adsorpsiyon pozisyonlarında (4-fold, 3-fold (fcc, hcp), 2-fold (brg, l-brg, s-brg) ve 1-kat (üstte)) çalışılmıştır. Pirazol ve imidazol gibi inhibisyon etkisi olan azol türevleri, O, H, OH, CO ve HCO3 gibi göreceli küçük atomik ve moleküler türler ile amonyak ve kromik asit temiz Cu (100) yüzeyinde incelenmiştir. Ayrıca inhibitör atomların/moleküllerin varlığında Cl adsorpsiyon enerjileri de hesaplanmıştır. Sonuçlar, farklı temiz bakır yüzeylerdeki adsorpsiyon enerjilerinin kaplama düzeylerine bağlı olduğunu göstermektedir. Cu (100), Cu (110), Cu (111) için sırasıyla +19 kJ/mol ila -204 kJ/mol, -19 kJ/mol ila -193 kJ/mol ve +66 kJ/mol ila -196 kJ/mol arasında ortalama bir Cl adsorpsiyon enerjisi değişimi gözlemlenmiştir. Tercih edilen adsorpsiyon bölgeleri 4-fold, 2-fold s-brg ve 3-fold fcc'dir. Test edilen inhibitör molekülleri arasında azol türevleri, yüzey iyonları, kromik asit ve amonyak yüzeyde kararlı bulunmuştur. Ancak klorun yüksek elektron afinitesi nedeniyle bu moleküllerin inhibisyon etkisi gözlenememiştir. Bakır yüzeyi ile birlikte, adsorbe edilen herhangi bir molekül, klor için bir elektron donörü olur ve yalnızca adsorpsiyonunu daha güçlü hale getirmektedir.