12 / 2021-06-18 11:23:08

新型绿色环保LDH-carbon dots 纳米杂化材料的合成及其在金属防腐中的应用

碳点，负电性LDH，良好的相容性，防腐蚀

强的层间静电力和较差的水溶胀能力使得LDH难以剥离且难以功能化，体积大的LDH固体难以满足特定应用。 因此，如何降低层间力，赋予LDH通用性是我们考虑的关键。本文采取了绿色环保的方式合成了LDH-carbon dot纳米材料，合成过程经历两步，首先在高温煅烧条件下，制备了尺寸约为3nm的碳量子点。其次在N₂保护回流条件下，碳点进一步碳化，均匀吸附在LDH表面，制备了LDH-Cdot纳米杂化物。结果表明，LDH表面均匀吸附了碳点，改变了LDH的表面电荷状态，Zeta 电位从6.33mV降至-27mV, 杂化物在溶液中稳定提高，且层板带负电荷易于实现剥离。表面的碳点含有羧基，羰基，羟基等可与环氧树脂的环氧基团产生氢键作用。利用碳点的荧光吸收作用，可进一步观察LDH-Cdot在树脂中的分散情况。将 LDH-carbon dot纳米杂化物加入至环氧树脂当中，显著提高了环氧的防腐蚀能力。在3.5% NaCl溶液中浸泡至90天时，环氧树脂的初始阻抗已降至3.83×10⁶ Ω cm²，失去了保护作用；而LDH-Cdot-环氧仍保持在4.05×10⁸ Ω cm^2，显示了其超强的屏障效果，这主要归因于表面均匀覆盖的碳点可与金属发生耦合作用，加速形成钝化物，而且表面碳点和环氧之间的氢键相互作用，可以抑制微裂纹进一步扩大，提高纳米材料在环氧树脂中的分散能力。简而言之，以绿色环保的策略合成了这种新型LDH-Cdot-纳米杂化物，显著提高了环氧涂层耐腐蚀性能，可用于金属材料表面长效防腐。

强的层间静电力和较差的水溶胀能力使得LDH难以剥离且难以功能化，体积大的LDH固体难以满足特定应用。 因此，如何降低层间力，赋予LDH通用性是我们考虑的关键。本文采取了绿色环保的方式合成了LDH-carbon dot纳米材料，合成过程经历两步，首先在高温煅烧条件下，制备了尺寸约为3nm的碳量子点。其次在N₂保护回流条件下，碳点进一步碳化，均匀吸附在LDH表面，制备了LDH-Cdot纳米杂化物。结果表明，LDH表面均匀吸附了碳点，改变了LDH的表面电荷状态，Zeta 电位从6.33mV降至-27mV, 杂化物在溶液中稳定提高，且层板带负电荷易于实现剥离。表面的碳点含有羧基，羰基，羟基等可与环氧树脂的环氧基团产生氢键作用。利用碳点的荧光吸收作用，可进一步观察LDH-Cdot在树脂中的分散情况。将 LDH-carbon dot纳米杂化物加入至环氧树脂当中，显著提高了环氧的防腐蚀能力。在3.5% NaCl溶液中浸泡至90天时，环氧树脂的初始阻抗已降至3.83×10⁶ Ω cm²，失去了保护作用；而LDH-Cdot-环氧仍保持在4.05×10⁸ Ω cm^2，显示了其超强的屏障效果，这主要归因于表面均匀覆盖的碳点可与金属发生耦合作用，加速形成钝化物，而且表面碳点和环氧之间的氢键相互作用，可以抑制微裂纹进一步扩大，提高纳米材料在环氧树脂中的分散能力。简而言之，以绿色环保的策略合成了这种新型LDH-Cdot-纳米杂化物，显著提高了环氧涂层耐腐蚀性能，可用于金属材料表面长效防腐。