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电沉积法石墨烯防腐涂层

2024-03-0894

涂层保护是避免金属腐蚀最简单有效的方法。 石墨烯材料具有特殊的二维平面结构和优异的抗渗性,在电场的作用下,形成石墨烯片层有序排列的涂层结构,有利于增强涂层的防腐性能。

目前,关于电沉积石墨烯复合涂层的研究主要集中在金属基石墨烯复合涂层和导电聚合物基石墨烯复合涂层。电沉积法制备石墨烯涂层的原理如图所示, 通过对石墨烯分散液中的阳极和阴极之间施加电压,利用电场力促使电解液中的带电石墨烯片层朝着相反电荷的电极迁移,随后在电极表面形成石墨烯片层有序排列的层状涂层。

由于氧化石墨烯(GO)在电解液中荷负电,只允许阳极电沉积。然而在阳极沉积过程中,GO发生氧化脱羧反应释放CO2气体,从而降低石墨烯涂层的质量。此外,金属阳极难以避免的氧化溶解,也会影响金属基体与涂层之间的结合强度。研究发现,通过接枝官能团或者阳离子吸附的形式可以使墨烯片层在电解液中荷正电,随后在电场的作用下沉积到阴极。

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在电场的作用下,石墨烯片层可以形成有序排列的涂层结构。将石墨烯材料加入金属和导电聚合物中可以形成稳定的不可渗透屏障,增强了涂层对基底的腐蚀保护。同时,在金属基质中,石墨烯提供金属形核的活性位点,从而抑制晶体生长、细化晶粒,并且可以有效地阻碍位错的滑动。增强涂层的硬度和耐磨性。在导电聚合物基质中,石墨烯作为二维掺杂剂,提供单体聚合模板,改善涂层的表面缺陷,并且可以增强涂层的导电性能。

当前腐蚀环境复杂多样,普通的金属基石墨烯复合涂层和导电聚合物基石墨烯涂层面临着更大的考验。金属、石墨烯和导电聚合物三者之间能够产生协同作用,三元复合涂层具有优异的防腐性能,开发新型的性能多样的金属-石墨烯-导电聚合物三元复合涂层是行业探索发展的方向。



摘录自:广州化学第49卷第1期,如有侵权,请告知删除。