Geri Dön

A DFT study of chlorine based copper corrosion and its inhibition

Klor bazlı bakır korozyonu ve inhibisyonu üzerine DFT çalışması

  1. Tez No: 710287
  2. Yazar: EZGİ USLU
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. TUĞBA DAVRAN CANDAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT OLUŞ ÖZBEK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 152

Özet

Corrosion is the destructive attack of a metal by a chemical or electrochemical reaction with its environment. Due to its good mechanical properties and electrical and thermal conductivity, copper is one of the most useful metals. Likewise, the chemistry of chlorine on metal surfaces is involved in many technological processes, such as corrosion. Corrosion and its inhibition gain interest both on the experimental and theoretical sides. This work investigates the Cl adsorption on the metallic Cu (100), Cu (110), and Cu (111) surface and inhibitor effect of organic and inorganic inhibitor candidates on Cu (100) surface. Cl adsorption was studied at varying coverage from 1 ML to 1/16 ML and at different adsorption positions (4-fold, 3-fold (fcc, hcp), 2-fold (brg, l-brg, s-brg) and 1-fold (on top)). Inhibition effect of azole derivatives such as pyrazole and imidazole, relatively small atomic and molecular species such as O, H, OH, CO and HCO3, and ammonia and chromic acid were studied on clean Cu (100) surface. Moreover, Cl adsorption energies in the presence of inhibitor atoms/molecules were also calculated. The results show that adsorption energies on different clean copper surfaces are coverage dependent. On average, Cl adsorption energy changes between +19 kJ/mol to -204 kJ/mol, -19 kJ/mol to -193 kJ/mol and +66 kJ/mol to -196 kJ/mol for Cu (100), Cu (110) and Cu (111), respectively. The preferable adsorption sites are 4-fold, 2-fold s-brg and 3-fold fcc, respectively. Among the tested inhibitor molecules azole derivatives, surface ions, chromic acid and ammonia were found to be stable on the surface. However, inhibition effect of these molecules could not be observed due to the high electron affinity of chlorine. Along with the copper surface, any co-adsorbed molecule becomes an electron donor for the chlorine, only making its adsorption stronger.

Özet (Çeviri)

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.

Benzer Tezler

  1. Computational design of ammonium metal borohydrides

    Amonyum metal borohidrürlerin hesaplamalı tasarımı

    BARIŞ ÇAKIR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ADEM TEKİN

  2. Ab initio modelling of materials properties for catalytic and device applications

    Katalitik ve aygıt uygulamaları için malzeme özelliklerinin ilk prensip modellenmesi

    MEHMET GÖKHAN ŞENSOY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HANDE TOFFOLİ

    DOÇ. DR. DANIELE TOFFOLI

  3. İmidazolidindiondioksim türevlerinin ve platin komplekslerinin sentezi ve anti-tümör etkilerinin hesapsal kimya yöntemleri ile incelenmesi

    Synthesis of imidazolidindiondioxime derivatives and platinum complexes and analysis of antitumor effects with computational chemistrymethods

    CANSU KÜÇÜKPOLAT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    KimyaGebze Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ BURCU DEDEOĞLU

    PROF. DR. VEFA AHSEN

  4. Synthesis of bleach activators for textile industry

    Tekstil sektörü için ağartma aktivatörlerinin sentezi

    PELİN ALTAY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NEVİN ÇİĞDEM GÜRSOY

  5. Effect of galvanic coupling with TiN, TiAlN, and CrN coatings, and titanium to the corrosion of steels

    TiN, TiAlN, ve CrN kaplamalar ve titanyum ile galvanik çift oluşumunun çeliklerin korozyonu üzerine etkisi

    BURÇAK AVCI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN