Addressing the ongoing issue of carbon steel corrosion, this study evaluates the corrosion inhibition performance of two eco-friendly pyridinium-based ionic liquids, 4-(dimethylamino)-1-nonylpyridin-1-ium Bromide (4DMN) and 4-(dimethylamino)-1-(prop-2-yn-1-yl)pyridin-1-ium Iodide (4DMP), in a 3.5 wt% NaCl solution. Weight loss tests, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), potentiodynamic polarization (PDP), quantum chemical calculations (QCCs), and molecular dynamics (MD) simulations were employed to carried out experimental and theoretical studies. Both 4DMN and 4DMP showed concentration-dependent inhibitory effects with 94 % and 92 % effectiveness, respectively. Potentiodynamic data showed that these compounds control both anodic and cathodic reactions without changing the corrosion mechanism. EIS results indicated a decrease in double-layer capacitance, suggesting adsorption of IL molecules on steel surface. Over a 60-h period, 4DMN maintained its effectiveness, although it decreased at higher temperatures. Surface analyses using Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM) showed improvements in surface morphology and roughness. Computational studies supported these findings, showing the reactivity and adsorption patterns of the ILs on the Fe (110) surface. Overall, this study contributes to understanding how pyridinium-based ILs can be used for effective and sustainable corrosion control.

中文翻译：

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探索环保型吡啶离子液体在盐水介质中抑制碳钢腐蚀的机理：通过实验和计算方法揭示更深入的理解


为了解决持续的碳钢腐蚀问题，本研究评估了两种环保的吡啶基离子液体 4-（二甲氨基）-1-壬基吡啶-1-溴化铵 （4DMN） 和 4-（二甲氨基）-1-（丙-2-炔-1-基）吡啶-1-碘化铉 （4DMP） 在 3.5 wt% NaCl 溶液中的腐蚀抑制性能。采用失重测试、电化学阻抗谱 （EIS） 、动电位极化 （PDP） 、量子化学计算 （QCC） 和分子动力学 （MD） 模拟进行实验和理论研究。4DMN 和 4DMP 均显示出浓度依赖性抑制作用，有效性分别为 94% 和 92%。动电位动力学数据表明，这些化合物在不改变腐蚀机制的情况下控制阳极和阴极反应。EIS 结果表明双电层电容降低，表明 IL 分子吸附在钢表面。在 60 小时内，4DMN 保持了其有效性，尽管它在较高温度下会降低。使用场发射扫描电子显微镜 （FE-SEM） 和原子力显微镜 （AFM） 进行的表面分析显示，表面形貌和粗糙度有所改善。计算研究支持这些发现，显示了 IL 在 Fe （110） 表面上的反应性和吸附模式。总体而言，本研究有助于了解如何使用吡啶基 IL 进行有效和可持续的腐蚀控制。