인산 매질에서 스트렙토마이신 약물을 이용한 몰리브덴 전극 부식에 대한 실험적 및 이론적 연구

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 4827(2023) 이 기사 인용

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다양한 농도(3.0~13M)의 H3PO4 산성 매질에서 몰리브덴 전극의 부식 억제가 다양한 전기화학적 기술을 활용하여 조사되었습니다. 가장 부식성이 강한 농도는 3.0M 오르토인산 농도인 것으로 관찰되었습니다. 0.1~1.0M 농도 범위에서 3.0M 오르토인산에 Cl-를 첨가하는 효과도 연구되었습니다. 이 연구는 부식성이 가장 큰 매체는 수소 생성 속도가 가장 높은 1.0M 염화물 이온을 포함하는 3.0M임을 보여주었습니다. 1.0M NaCl을 함유한 3.0M H3PO4 산에서 테스트된 전극의 부식 및 수소 생성은 10mM 농도의 스트렙토마이신을 첨가하여 성공적으로 억제되어 높은 억제 효율을 얻을 수 있습니다. 연구 결과는 주사전자현미경 검사를 통해 확인됐다. 또한, 스트렙토마이신이 금속 표면의 경계면에서 부식을 흡착하고 억제하는 방법을 조사하기 위해 컴퓨터 화학 접근법을 사용했으며, 컴퓨터 연구 결과는 실험 결과와 매우 일치했습니다.

최근에는 금속 및 합금의 열화를 연구하는 것이 다양한 접근 방식의 필수 프로세스로 간주됩니다. 반면, 금속과 합금은 연료 전지, 센서, 태양 전지, 배터리1,2,3,4,5와 같은 다양한 응용 분야에서 전극으로 널리 사용됩니다. Cr-Ni 스테인리스강에 몰리브덴을 첨가하면 여러 측면에서 그 특성에 영향을 미칩니다6,7,8,9. 또한, 염화물 매질에서 부동태 피막 열화 위험을 줄여줍니다. 따라서 부동태 피막 두께가 증가하여 합금의 부식 저항성이 향상됩니다. 강철, 주철 및 초합금의 강도, 경화성, 인성 및 내마모/부식성을 높이기 위해 내화 금속인 몰리브덴(Mo)이 합금 원소10,11,12,13로 자주 사용됩니다. 게다가, 몰리브덴은 수많은 화학 응용 분야에서 크게 활용됩니다. 금속의 높은 부식 방지성은 얇고 일정하며 용해 불가능한 MoO2 산화막의 형성에 기인한다는 것은 잘 알려져 있으며, 이는 추가 표면 산화로부터 금속 표면을 보호합니다14,15. 따라서 공격적인 조건, 특히 N, S 또는 O를 함유한 화합물과 접촉하여 금속의 부식을 줄이기 위해 억제제를 활용하는 것이 중요합니다16,17. 항균 약물로 알려진 친환경 부식 억제제 계열은 다양한 매체에서 가공 재료의 부식을 늦추는 것으로 입증되었습니다18.

스트렙토마이신은 흑사병 치료를 위한 1차 약품으로, 다른 약품과 병용하여 결핵 치료에도 자주 사용됩니다19. 효과적인 항균 작용으로 스트렙토마이세스 그리세우스(Streptomyces griseus)20,21,22,23에서 생산된 스트렙토마이신(streptomycin)이라는 아미노글리코사이드 항생제는 그람 음성 박테리아를 억제하는 효과가 있으며 박테리아 질병 및 가축 사육에 대한 잘 알려진 수의약입니다24. 따라서 스트렙토마이신은 항생제, 살균 항생제, 질소 및 산소 헤테로 원자를 함유하고 있어 다양한 금속 및 합금의 부식을 방지하는 데 활용될 수 있습니다25. 산성 용액은 수많은 엔지니어링 응용 분야에서 활용됩니다26,27,28,29,30,31. Qianget al. 강철, 구리 등 일부 금속의 부식 억제를 연구했습니다. 산성 매체27,28,29,30. Qianget al. 염산에서 Q235 강철에 대한 부식 억제제로서 Losartan Potassium(LP) 약물의 억제 효과를 조사했습니다. Q235 표면에서 LP의 강력한 흡착은 낮은 ΔE 및 높은 Ebind 값에 의해 입증되었습니다. 인산은 우수한 화학적 특성으로 인해 산 세척 용도에 쉽게 사용됩니다. 부식 억제제는 수소 형성을 줄임으로써 가혹한 매체에서 금속 부식을 줄이고 여러 상황에서 방지할 수 있습니다.