Mô phỏng động lực học phân tử (MD) sử dụng mô phỏng Monte Carlo được thực hiện để đánh giá khả năng hấp phụ của các hợp chất nghiên cứu lên bề mặt Fe(110). Hình 3.18 và Bảng 3.19 biểu diễn tương tác hấp phụ bền nhất của các chất nghiên cứu lên bề mặt Fe(110) và năng lượng hấp phụ tính toán được của các chất tại Bảng 3.19.
AMP AMP-H+ AMO AMO-H+
Mặt trước
Mặt trên
Hình 3.18. Cấu hình năng lượng thấp nhất của dạng trung tính và proton hóa của
AMP và AMO hấp phụ trên Fe (110).
Bảng 3.19. Năng lượng hấp phụ của cấu hình bền nhất trên bề mặt Fe(110) của
AMP, AMO ở trạng thái trung hòa và proton hóa
Quan sát Hình 3.18 và Bảng 3.19 ta thấy tương tác song song giữa bề mặt phân tử của các chất nghiên cứu với bề mặt Fe đóng vai trò quan trọng trong cấu hình bền hấp phụ bền của chúng. Năng lượng hấp phụ âm hơn cho thấy hệ nghiên cứu ổn định hơn với tương tác mạnh giữa chất ức chế và bề mặt sắt. Kết quả ở Bảng 3.19 cho thấy AMP và AMO dạng proton hóa có khả năng tương tác với bề mặt kim loại mạnh hơn và hấp phụ mạnh hơn so với dạng trung tính bởi vì năng lượng hấp phụ của AMOH+
(207,6 kcal.mol–1) âm hơn của AMO trung tính (186,7 kcal.mol–1) và AMPH+
(196,2 kcal.mol–1) âm hơn của AMP trung tính (181,2 kcal.mol–1).
Ngoài ra, mô phỏng động lực học phân tử được tiến hành để nghiên cứu sự tương tác của chất hấp phụ lên bề mặt Fe (110) trong môi trường axit HCl 1 M ở 298 K. Hình 3.19 biểu diễn mặt trước và mặt trên của AMP, AMO và các dạng proton hóa của chúng hấp phụ lên bề mặt của Fe(110) trong môi trường axit. Quan sát Hình 3.19, ta có thể thấy rằng cấu hình hấp phụ của các chất nghiên cứu và dạng proton hóa của nó lên bề mặt Fe trong môi trường axit cũng không khác nhiều trong pha khí. Trong đó cấu hình theo tương tác mặt nghĩa là các phân tử gần như song song với bề
Hệ Năng lượng hấp phụ (kcal/mol) Fe(110)/ AMP 181,2 Fe(110)/ AMPH 196,2 Fe(110)/ AMO 186,7 Fe(110)/ AMOH 207,6
mặt Fe đóng vai trò quan trọng. Trong mô phỏng động lực học phân tử, năng lượng tương tác và năng lượng liên kết là những thông số quan trọng để đánh giá khả năng ức chế ăn mòn của các phân tử chất ức chế [59]. Giá trị âm của năng lượng tương tác (Ett)
thể hiện sự tương tác mạnh giữa phân tử chất ức chế và bề mặt kim loại trong khi giá trị lớn của năng lượng liên kết cho thấy sự hấp phụ mạnh và bền của phân tử chất ức chế [135]. Kết quả Bảng 3.20 cho thấy năng lượng liên kết của dạng proton hóa tăng nhẹ so với dạng trung hòa của các chất nghiên cứu. Điều này có nghĩa là dạng proton hóa hấp phụ mạnh hơn so với dạng trung hòa.
AMP AMP-H+ AMO AMO-H+
Mặt trước
Mặt trên
Hình 3.19. Cấu hình của AMP và AMP (dạng trung tính và proton hóa) hấp phụ
trên Fe (110) trong dung dịch HCl 1M.
Bảng 3.20. Năng lượng tương tác và năng lượng liên kết của AMP, AMO, trên bề mặt
Fe (110) (kcal.mol1)
Thật vậy, năng lượng liên kết của dạng trung hòa Fe (110)/AMP/HCl, Fe(110)/AMO/HCl tương ứng là 51,1 và 61,4 kcal.mol1. Năng lượng liên kết của dạng proton Fe(110)/AMPH+/HCl; Fe(110)/AMOH+/HCl tương ứng là 54,9 và 64,7 kcal.mol-1. Bên cạnh đó, theo kết quả ở Bảng 3.20 cũng cho thấy giá trị Ett của hệ các chất nghiên cứu dạng proton hóa âm hơn so với của hệ các chất ở dạng trung tính.
Hệ Etổng EFe+ddHCl Echất ức chế Ett Elk
Fe(110)/AMP /HCl 2649,5 2878,6 280,2 51,1 51,1 Fe (110)/AMPH+/HCl 2622,7 2878,6 310,8 54,9 54,9 Fe(110)/AMO /HCl 2650,2 2907,5 318,7 61,4 61,4 Fe (110)/AMOH+/HCl 2704,7 2917,5 277,5 64,7 64,7
Do đó, hệ dạng proton hóa ổn định hơn và hấp phụ mạnh hơn, dẫn đến hiệu quả ức chế ăn mòn cao hơn hệ nghiên cứu ở dạng trung tính. Như vậy, dạng proton hóa của các chất nghiên cứu đã góp phần đáng kể vào việc bảo vệ bề mặt Fe chống lại quá trình ăn mòn.