銅ナノ粒子ドープカーボン量子ドットナノハイブリッドによる微生物腐食のグリーン緩和

Green mitigation of microbial corrosion by copper nanoparticles doped carbon quantum dots nanohybrid.

• Sara Taghavi Kalajahi
• Behnam Rasekh
• Fateme Yazdian
• Jaber Neshati
• Lobat Taghavi

抄録

近年、微生物の影響を受けた腐食（MIC）を抑制する新世代の抑制剤としてナノ材料が登場している。本研究では、銅ナノ粒子ドープ炭素量子ドット(Cu/CQDs)ナノハイブリッドを抑制剤として用いた。ナノハイブリッドの特性評価には、FESEM, EDS, FTIR, XRDを用いた。用量反応試験は、SRBに対するCu/CQDsの阻害効果を評価するために実行されました。Design-Expertソフトウェアは、実験のマトリックスを設計し、結果を分析するために使用されました。その結果、Cu/CQDsは50ppmにおいて、銅ナノ粒子(CuNPs)及び炭素量子ドット(CQDs)と比較して、SRBに対して有意な抑制効果を示した。さらに、X60鋼の腐食挙動を電気化学インピーダンス分光法(EIS)及びタフェル分極法により、SRB及びCu/CQDsの存在下で評価した。EISのフィッティング結果から、Cu/CQDs存在下では電気二重層の厚さが増加し、電荷移動抵抗(R)が増加することが示され、Cu/CQDsはSRB存在下でもX60鋼に大きな防食効果を与えることがわかった。さらに、FESEM, EDS, XRDを用いて、X60鋼の表面に形成された腐食生成物とバイオフィルムの研究を行った。腐食試験の結果、Cu/CQDsの添加により、SRB存在下でのX60鋼の表面損傷が減少することが示された。これは、カーボンドットの吸着膜形成によるもので、SRB存在下での鋼の腐食を抑制するために重要な保護能力を有していた。

Recently, nanomaterials have been introduced as a new generation of inhibitors to control the microbiologically influenced corrosion (MIC). In this study, copper nanoparticles doped carbon quantum dots (Cu/CQDs) nanohybrid was used as an inhibitor to reduce the MIC. FESEM, EDS, FTIR, and XRD were used to characterize the nanohybrid. The dose-response test was performed to evaluate the inhibitory effect of Cu/CQDs against SRB. Design-Expert software was used to design the matrix of experiment and analyze the result. Cu/CQDs showed significant inhibitory effect against SRB compared to the copper nanoparticles (CuNPs) and carbon quantum dots (CQDs), at 50 ppm. Moreover, corrosion behavior of X60 steel was evaluated via electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and Tafel polarization techniques in the presence of SRB and Cu/CQDs. The fitted result of EIS showed that the charge transfer resistance (R) value increased in the presence of Cu/CQDs owing to the enhancement in the thickness of the electrical double layer, indicating that Cu/CQDs is able to provide significant corrosion protection to X60 steel in the presence of SRB. In addition, FESEM, EDS, and XRD were used to study the formed corrosion products and biofilm on the surface of X60 steel. Corrosion test results indicated that the addition of the Cu/CQDs reduced the surface damage of X60 steel in the presence of SRB. It is attributed to the carbon dots adsorption film formation, which possessed a significant protective ability to inhibit the corrosion of steel in the presence of SRB.