Nuovo ZrO2

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 9274 (2022) Citare questo articolo

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Riportiamo la sintesi verde del nuovo nanocomposito ZrO2-glicina denominato ZrO2-Gly NC seguita dalla sua caratterizzazione mediante diffrazione di raggi X (XRD), spettroscopia infrarossa con trasformata di Fourier (FT-IR), SEM/EDX e microscopia elettronica a trasmissione ( TEM). Inoltre, l’effetto di inibizione della concentrazione variabile di ZrO2-Gly NC sulla corrosione dell’acciaio dolce (MS) in HCl 1 M è stato studiato mediante perdita di peso e misurazioni elettrochimiche a 40–80 °C. L'efficacia percentuale di inibizione della NC è aumentata con l'aumento della concentrazione e della temperatura e ha raggiunto circa l'81,01% a 500 ppm a 70 °C, che è diminuita a 80 °C e ha mostrato efficienze di inibizione del 73,5%. Secondo le misurazioni della polarizzazione, il ZrO2-Gly NC analizzato funziona come un inibitore di tipo misto con prevalentemente inibizione della reazione catodica. Inoltre, l'analisi dell'isoterma di adsorbimento ha indicato che l'adsorbimento era spontaneo e seguiva l'isoterma di adsorbimento di Langmuir. Inoltre, la misurazione dell'angolo di contatto ha rivelato la proprietà idrorepellente dell'inibitore esaminato. Lo studio morfologico della superficie tramite micrografia SEM-EDS ha affermato l'aspetto di una superficie liscia in presenza di mezzi inibiti suggerendo la formazione di un film protettivo mediante adsorbimento di ZrO2-Gly NC sulla superficie della MS anche a temperature più elevate.

Le operazioni di decapaggio e pulizia/disincrostazione utilizzano spesso soluzioni a base acida1. Il problema principale con l’utilizzo di soluzioni acide è che sono eccessivamente aggressive, provocando una decomposizione indesiderata dei metalli. Grazie alle sue eccellenti capacità meccaniche e al basso costo, l'acciaio dolce (MS) è il metallo più ampiamente utilizzato in una varietà di settori, tra cui petrolio, alimentare, produzione di energia, chimico ed elettrochimico. Di conseguenza, aumentare la durata dell’acciaio contro la corrosione è stata una sfida fondamentale per la ricerca e l’industria, poiché la corrosione provoca significative perdite di metallo e guasti catastrofici prematuri, con conseguenti elevati costi di sostituzione e problemi ambientali. La corrosione provoca ogni anno ingenti perdite finanziarie in tutto il mondo. Si prevedeva che le spese legate alla corrosione ammontassero a 2,5 trilioni di dollari nel 2015, pari al 3,4% del PIL mondiale. Questa cifra esclude incidenti, arresti imprevisti e inquinanti ambientali. La protezione catodica, i rivestimenti e l'uso di inibitori della corrosione sono tutte procedure comuni per ridurre il rischio di corrosione2,3. Queste soluzioni presentano molti vantaggi, ma presentano anche alcuni svantaggi, pertanto motivano nuove ricerche per migliorare le prestazioni anticorrosive. Gli inibitori della corrosione possono contribuire a prolungare la vita delle apparecchiature in ambienti difficili, ridurre i rischi ambientali, economici, per la salute e la sicurezza associati ai guasti per corrosione e consentire l'utilizzo di acciaio a basso costo al posto delle leghe resistenti alla corrosione4.

Lo studio della letteratura rivela che sono disponibili diversi rapporti che descrivono l'effetto anticorrosivo di aminoacidi5,6, biopolimeri7,8, estratti vegetali9,10, metalli delle terre rare11, composti organici come farmaci12,13, tensioattivi14 e liquidi ionici15 su metalli e leghe. Lo svantaggio principale dell’utilizzo di materiali vegetali come inibitori della corrosione è la loro instabilità; e facilmente biodegradabile. Inoltre è molto difficile e noioso isolarli e purificarli. Inoltre, la preparazione degli estratti vegetali impiega generalmente solventi tossici che possono avere effetti negativi sull'ambiente, sul suolo e sulla vita acquatica dopo il loro scarico16. La maggior parte di questi solventi sono molto costosi e possono influenzare negativamente l'economia della preparazione dell'estratto. Per quanto riguarda l'applicazione degli elementi delle terre rare come inibitori della corrosione, la loro instabilità e il processo di estrazione comportano la produzione di molti materiali di scarto come acidi, ammoniaca e alcuni elementi radioattivi. Questo può potenzialmente influenzare l'ambiente se non adeguatamente trattato. Allo stesso modo, l'uso dei composti organici è limitato alla loro sintesi costosa e in più fasi. Nonostante la loro non tossicità, biodegradabilità, elevata solubilità in mezzi acquosi, relativamente economici e facili da produrre con elevata purezza, anche l'uso degli amminoacidi è limitato16. Pochi autori hanno notato un'azione duplicata di alcuni aminoacidi sui metalli. A seconda delle condizioni operative, come il pH della soluzione o la concentrazione dell'additivo, gli amminoacidi possono diminuire il processo di dissoluzione del metallo (inibitore della corrosione) o aumentarlo (acceleratore della corrosione). Pertanto, l'utilizzo di questi composti come inibitori della corrosione metallica dovrebbe essere accompagnato da alcune precauzioni per evitarne l'effetto catalitico della corrosione. Inoltre, l’uso di singoli aminoacidi richiede generalmente un utilizzo elevato di inibitori17. Una delle alternative per diminuire il dosaggio dell'inibitore è l'infusione di alcune sostanze inorganiche per realizzare compositi18,19 che riducono la dimensione delle particelle aumentando così la copertura superficiale e proteggendo così il metallo dalla corrosione.