通过pyrazolo-pyrimidine衍生物保护碳钢表面的多规模计算调查
Mohamed K Awad1, W S Abdel Halim2, Faten M Atlam3
1Chemistry Department, Theoretical Applied Chemistry Unit (TACU), Faculty of Science, Tanta University, Tanta, Egypt. mohamed.awad1@science.tanta.edu.eg.
Scientific reports
|September 17, 2025
概括
带有扩展π系统的pyrazolo-pyrimidine衍生物在酸性介质中对碳钢具有出色的腐蚀抑制. 计算机模拟显示了强烈的吸附和稳定性,确定了设计有效腐蚀抑制剂的关键电子特性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算化学计算化学
- 电化学 电化学 电化学
背景情况:
- 碳钢在酸性环境中的腐蚀给工业带来了重大挑战.
- 开发有效的腐蚀抑制剂对于材料的保护和寿命至关重要.
研究的目的:
- 为了研究pyrazolo-pyrimidine衍生物对碳钢的腐蚀抑制潜力.
- 使用计算方法建立电子性质和吸附行为之间的关系.
- 为设计新型腐蚀抑制剂提供理论框架.
主要方法:
- 密度函数理论 (DFT) 对几何优化和量子化学参数的计算.
- 自然键轨道 (NBO) 和福井分析以确定吸附点和电荷转移.
- 蒙特卡洛 (MC) 和分子动力学 (MD) 模拟用于预测吸附能和复杂稳定性.
- 分析非共价相互作用,局部轨道定位器 (LOL) 和电子定位函数 (ELF).
主要成果:
- 以乙烯替代的pyrazolo-pyrimidine衍生物表现出最小的能量差距 (4.640 eV) 和最高的负吸附能量 (-129.998 kcal·mol−1).
- 模拟预测了强大的吸附能量和稳定的抑制剂-金属复合体,表明了优越的吸附能力.
- 通过NBO和福井分析,确定了通过电荷转移增强腐蚀抑制的特定区域.
结论:
- 带有扩展π系统的皮拉佐洛-皮里米丁衍生物显示出作为碳钢的腐蚀抑制剂的巨大潜力.
- 计算模拟有效地将电子特性与吸附行为相关联,指导抑制剂设计.
- 该研究为开发工业应用的先进腐蚀抑制剂提供了理论基础.
