[논문]염산과 황산 용액에서 코발트의 부식에 미치는 아미노산의 부식억제효과

박현성; 김연규

doi:10.5012/jkcs.2019.63.5.327

[국내논문] 염산과 황산 용액에서 코발트의 부식에 미치는 아미노산의 부식억제효과
Inhibition Effects of Some Amino Acids on the Corrosion of Cobalt in Hydrochloric Acid and Sulfuric Acid 원문보기

대한화학회지 = Journal of the Korean Chemical Society, v.63 no.5, 2019년, pp.327 - 334

박현성 (한국외국어대학교 자연과학대학 화학과) , 김연규 (한국외국어대학교 자연과학대학 화학과)

초록
AI-Helper

코발트의 부식에 대한 시스테인(Cys), 메티오닌(Met), 히스티딘(His)의 부식억제 효과를 공기를 제거한 0.5 M HCl과 0.5 M $H_2SO_4$ 용액에서 연구하였다. 코발트에 대한 아미노산의 부식 억제효과는 혼합 부식억제 방식에 의하여 나타나지만, $H_2SO_4$ 용액에서는 산화반응 속도의 감소가 그리고 HCl 용액에서는 환원반응 속도의 감소가 더 큰 영향을 미쳤다. 코발트 표면에서 일어나는 아미노산의 흡착은 수정된 Langmuir 흡착 등온식을 따르며 HCl, $H_2SO_4$ 용액에서 흡착되는 히스티딘은 히스티딘의 {$-NH_3{^+}$}, {$-NH^+=$}와 코발트 표면의 {$Co-Cl^{-{\delta}}$}와의 정전기적 인력에 의한 물리흡착으로, 다른 경우는 Co의 빈 d-orbital과 시스테인 또는 메티오닌에 존재하는 S의 비공유 전자쌍 사이에서 일어나는 화학흡착으로 설명할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Inhibition effects of cysteine(Cys), methionine(Met), and histidine(His) on the corrosion of cobalt were investigated in deaerated 0.5 M HCl and 0.5 M $H_2SO_4$ solution. All the inhibition efficiency (IE) in the amino acids for the cobalt corrosion depended on the mixed inhibition. However, IE in the solution of $H_2SO_4$ depended more on the anodic and in the solution of HCl on the cathodic inhibition. Amino acid adsorption process on cobalt surface in the solution can be explained by modified Langmuir isotherm. The molecules of histidine dissolved in both of the solution were physically adsorbed due to the electrostatic interaction between the surface of {$Co-Cl^{-{\delta}}$} and the {$-NH_3{^+}$} or {$-NH^+=$} of His. However the other cases of adsorption in this investigation can be explained by chemical adsorption between the empty d-orbital of Co and the lone pair of electron in S-atom in Cys and Met.

주제어

표/그림 (16)

그림 Figure 1. Potentiodynamic polarization curves for the cobalt electrode in deaerated solution of 0.5 M H₂SO₄, containing various concentration of cysteine at a scan rate of 1 mV/sec.
그림 Figure 2. Potentiodynamic polarization curves for the cobalt electrode in deaerated solution of 0.5 M HCl, containing various concentration of cysteine at a scan rate of 1 mV/sec.
표 Table 1. Corrosion parameters for the different concentration of cysteine in 0.5 M H₂SO₄ and HCl. [Cys], M; I_corr, uA/cm²; E_corr, V; IE, %
그림 Figure 3. The variation of IE values vs the concentration of cysteine of Co electrode in 0.5 M HCl or 0.5 M H₂SO₄ solution.
그림 Figure 4. Potentiodynamic polarization curves for the cobalt electrode in deaerated solution of 0.5 M H₂SO₄, containing various concentration of methionine at a scan rate of 1 mV/sec.
그림 Figure 5. Potentiodynamic polarization curves for the cobalt electrode in deaerated solution of 0.5 M HCl, containing various concentration of methionine at a scan rate of 1 mV/sec.
표 Table 2. Corrosion parameters for the different concentration of methionine in 0.5 M H₂SO₄ and HCl. [Met], M; I_corr, uA/cm²; E_corr, V; IE, %
그림 Figure 6. The variation of IE values vs the concentration of amino acids of Co electrode in 0.5 M HCl or 0.5 M H₂SO₄ solution.
그림 Figure 7. Potentiodynamic polarization curves for the cobalt electrode in deaerated solution of 0.5 M H₂SO₄, containing various concentration of histidine at a scan rate of 1 mV/sec.
그림 Figure 8. Potentiodynamic polarization curves for the cobalt electrode in deaerated solution of 0.5 M HCl, containing various concentration of histidine at a scan rate of 1 mV/sec.
표 Table 3. Corrosion parameters for the different concentration of histidine in 0.5 M H₂SO₄ and 0.5 M HCl. [His], M; I_corr, uA/cm²; E_corr, V; IE, %
그림 Figure 9. The variation of IE values vs the concentration of histidine of Co electrode in 0.5 M HCl or 0.5 M H₂SO₄ solution.
표 Figure 10. Curve fitting of cysteine adsorption on cobalt by Langmuir isotherm in deaerated 0.5 M H₂SO₄ and 0.5 M HCl.
그림 Figure 11. Curve fitting of methionine adsorption on cobalt by Langmuir isotherm in deaerated 0.5 M H₂SO₄ and 0.5 M HCl.
그림 Figure 12. Curve fitting of histidine adsorption on cobalt by Langmuir isotherm in deaerated 0.5 M H₂SO₄ and 0.5 M HCl.
표 Table 4. Adsorption parameters from Langmuir isotherm for some amino acids in 0.5 M H₂SO₄ and 0.5 M HCl for cobalt corrosion. ΔG^o_ads, kJ/mol

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

가설 설정

이러한 표준 흡착에너지는 HCl 용액에서 Co-표면에 Met의 흡착은 강한 물리흡착 또는 약한 화학흡착으로 일어나는 것으로 보인다. 화학흡착의 경우에는 Co-표면에 Met의{H₃C-S-}이 흡착하므로 Cys의 흡착과 비교하면 입체효과가 발생하지만, 물리흡착이 일어날 경우에는 Co-표면,{Co-Cl}^−δ에 Met나 Cys 모두 {⁺H₃N-} 부분이 흡착하므로 입체효과가 발생하지 않을 것이다.

제안 방법

본 연구에서는 이미 보고한 Co의 부식과 부동화에 관한 연구에^20,21 이어 부식 억제제로 치환기(substituent)에 S-atom을 포함하는 cysteine, methionine과, N-atom을 포함하는 histidine을 0.5 M HCl과 0.5 M H₂SO₄ 수용액에 첨가하여 Co에 대한 아미노산의 흡착과정과 부식 억제 효과를 조사하였다.

대상 데이터

2000의 SiC 연마지(emery paper)로 Co 전극의 표면을 연마한 후 증류수로 씻어 사용하였다. 보조전극은 백금선(Ptwire)을, 기준전극은 포화 카로멜 전극(SCE)을 사용하였다. 따라서 본 논문에 표시한 전위는 포화 SCE에 대한 값이다.
부식 억제제로 사용한 아미노산은 Aldrich 사의 순도≥98%인 L-Cysteine (Cys), L-Methionine (Met), L-Histidine(His)을 사용하였으며 HCl과 H₂SO₄는 시중에서 구입한 분석급 시약을 사용하였다.

데이터처리

모든 전기화학적 측정은 개인용 컴퓨터(pc)로 조정하는 Gamry사의 Model G 750/ZRA Potentiostat/Galvanostat와 동일사의 EuroCell System을 사용하였으며, 측정한 데이터는 동일사가 제공한 Gamry Echem Analyst software를 사용하여 분석하였다. 이때 사용한 전해용기(cell)는 기준전극과 보조전극을 각각 소결 유리(fritted glass)로 칸막이 하여 세 부분으로 분리된 용기(three compartment cell)가 되도록 구성하였다.

성능/효과

0.5 M HCl과 0.5 M H₂SO₄ 용액에 녹아 있는 아미노산(cysteine, methionine, histidine)은 Co-전극의 표면에서 일어나는 산화 또는 환원반응을 억제함으로써 Co의 부식을 억제하였다.
Cysteine과 methionine은 H₂SO₄ 용액에서 더 좋은 부식억제 효율을 보였으나, histidine은 HCl 용액에서 부식억제 효율이 더 높았다. 이는 H₂SO₄ 용액에서는 Cysteine과 methionine 분자에 있는 {-S-}의 고립 전자쌍이 Co의 빈 d-orbital과 배 위되어 화학흡착이 잘 일어나기 때문인 것으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Icorr은 무엇인가?	Table 1,2,3의 부식억제 효율은 식 (1)을 이용하여 구하였으며 각 아미노산의 흡착에 의한 덮임률(coverage, θ)은식 (2) 즉 IE/100 이다. 식 (1)과 식 (2)에서 Icorr은 아미노산이 없는 0.5 M의 염산 또는 황산용액에서의 부식전류이고,Icorr(inh)는 아미노산이 첨가된 용액의 부식전류이다.
	어떻게 0.5 M HCl과 0.5 M H2SO4 용액에 아미노산은 Co의 부식을 억제하였는가?	5 M HCl과 0.5 M H2SO4 용액에 녹아 있는 아미노산(cysteine, methionine, histidine)은 Co-전극의 표면에서 일어나는 산화 또는 환원반응을 억제함으로써 Co의 부식을 억제하였다.
	Cysteine과 methionine은 H2SO4 용액에서 더 좋은 부식억제 효율을 보였으나, histidine은 HCl 용액에서 부식억제 효율이 더 높은 이유는 무엇인가?	Cysteine과 methionine은 H2SO4 용액에서 더 좋은 부식억제 효율을 보였으나, histidine은 HCl 용액에서 부식억제 효율이 더 높았다. 이는 H2SO4 용액에서는 Cysteine과 methionine 분자에 있는 {-S-}의 고립 전자쌍이 Co의 빈 d-orbital과 배 위되어 화학흡착이 잘 일어나기 때문인 것으로 보인다. 따라서 전해질의 선택흡착이 없는 것으로 보이는 H2SO4 용액에서는 표준 흡착자유에너지가 -50.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증