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中國科學院寧波材料技術與工程研究所Haichao Zhao課題組于--功能化碳點嵌入石墨烯環氧涂料的自修復和耐腐蝕性能研究

本工作利用檸檬酸衍生物中制備的功能化碳點（CDs）對石墨烯進行改性，然后分散到環氧樹脂基體中制備CDs改性石墨烯/環氧樹脂（CDs-G/EP）涂層。同時，深入分析了它們的顯微結構、自愈性和耐腐蝕性能。結構表征表明功能化碳點和石墨烯之間形成了π-π鍵相互作用。通過觀察，CDs大大增強了石墨烯的分散性和界面相容性。電化學結果表明：分散良好的石墨烯可以有效提高環氧涂層的阻隔性能并賦予其一定的自修復性能。添加 0.5 wt.%的CDs-G后，CDs-G_0.5%/EP涂層表現出最好的耐腐蝕性。浸泡50天后，CDs-G_0.5%/EP涂層的阻抗模量提高了兩個數量級，與純環氧涂層相比，其透氧系數和吸水率大大降低。

Figure 1.原始和改性石墨烯的結構表征：（a）FT-IR譜；（b）UV-vis譜；（c）Raman光譜；CDs-G的XPS譜；（d）總譜；（e）C 1s-CDs-G的XPS譜；（f）N 1s-CDs-G的XPS譜。

Figure 2.分散的原始和改性石墨烯的形態：(a) SEM-G；(b) SEM-CDs-G；(c) EDS-O；(d) EDS-N；(e) TEM-G；(f) TEM-CDs-G；(g) TEM-G/EP；(h) TEM-CDs-G/EP

Figure 3. 涂層內部形貌及石墨烯在涂層中的分布：(a)EP；(b)G_0.5%/EP；(d)CDs-G_0.5%/EP；(e)CDs-G_1%/EP；(c)G_0.5%/EP；(f)CDs-G_0.5%/EP的拉曼強度圖

Figure 4.均勻涂層狀態的OCP值。

Figure 5. NaCl溶液中加入石墨烯涂層的電化學阻抗：（a，b）EP；（c，d）G_0.5％/ EP；（e，f）CDS-G_0.5％/ EP；（g，h）CDs-G_1％/ ep。

Figure 6.等效電路模型包括簡化的R(QR)（a）R(QR(QR))（b）電路模型。

Figure 7.浸入過程中的涂層參數：（a）Rc;；（b）Rct;；（c）Qc;；（d）Qdl。

Figure 8.通過SVET方法涂布NaCl溶液的自修復行為：（a，b）EP； (c，d) G_0.5%/EP；(e，f) CDs-G_0.5%/EP；(g，h) CDs-G_1%/EP。

Figure 9.透氧率（a）和涂層的吸水率（b）。

Figure 10.不同涂層下鋼表面腐蝕區域的粗糙度；(a) EP；(b) G_0.5%/EP；(c)
CDs-G_0.5%/EP；(d) CDs-G_1%/EP。

Figure 11.不同涂層下鋼表面腐蝕區域的SEM圖和EDS譜圖；(a，e-i)
EP；(b，j) G_0.5%/EP；(c，k) CDs-G_0.5%/EP；(d，l) CDs-G_1%/EP。

Figure 12.浸漬測試后CDS-G_0.5％/EP涂層下鋼表面的N 1s的XPS譜。

Figure 13.所有涂層的防腐機理圖：(a) EP；(b)G_0.5%/EP；(c)CDs-G_0.5%/EP；(d)CDs-G_1%/EP。

相關研究成果由中國科學院寧波材料技術與工程研究所Haichao Zhao課題組于2021年發表在《Journal of Materials Science & T echnology》（https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.06.023）上。原文：Study on self-healing and corrosion resistance behaviors of functionalized carbon dot-intercalated graphene-based waterborne epoxy coating。

轉自《石墨烯雜志》公眾號

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