中国科学院宁波材料技术与工程研究所Haichao Zhao课题组于--功能化碳点嵌入石墨烯环氧涂料的自修复和耐腐蚀性能研究

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本工作利用柠檬酸衍生物中制备的功能化碳点（CDs）对石墨烯进行改性，然后分散到环氧树脂基体中制备CDs改性石墨烯/环氧树脂（CDs-G/EP）涂层。同时，深入分析了它们的显微结构、自愈性和耐腐蚀性能。结构表征表明功能化碳点和石墨烯之间形成了π-π键相互作用。通过观察，CDs大大增强了石墨烯的分散性和界面相容性。电化学结果表明：分散良好的石墨烯可以有效提高环氧涂层的阻隔性能并赋予其一定的自修复性能。添加 0.5 wt.%的CDs-G后，CDs-G_0.5%/EP涂层表现出最好的耐腐蚀性。浸泡50天后，CDs-G_0.5%/EP涂层的阻抗模量提高了两个数量级，与纯环氧涂层相比，其透氧系数和吸水率大大降低。

Figure 1.原始和改性石墨烯的结构表征：（a）FT-IR谱；（b）UV-vis谱；（c）Raman光谱；CDs-G的XPS谱；（d）总谱；（e）C 1s-CDs-G的XPS谱；（f）N 1s-CDs-G的XPS谱。

Figure 2.分散的原始和改性石墨烯的形态：(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. 涂层内部形貌及石墨烯在涂层中的分布：(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的拉曼强度图

Figure 4.均匀涂层状态的OCP值。

Figure 5. NaCl溶液中加入石墨烯涂层的电化学阻抗：（a，b）EP；（c，d）G_0.5％/ EP；（e，f）CDS-G_0.5％/ EP；（g，h）CDs-G_1％/ ep。

Figure 6.等效电路模型包括简化的R(QR)（a）R(QR(QR))（b）电路模型。

Figure 7.浸入过程中的涂层参数：（a）Rc;；（b）Rct;；（c）Qc;；（d）Qdl。

Figure 8.通过SVET方法涂布NaCl溶液的自修复行为：（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）和涂层的吸水率（b）。

Figure 10.不同涂层下钢表面腐蚀区域的粗糙度；(a) EP；(b) G_0.5%/EP；(c)
CDs-G_0.5%/EP；(d) CDs-G_1%/EP。

Figure 11.不同涂层下钢表面腐蚀区域的SEM图和EDS谱图；(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.浸渍测试后CDS-G_0.5％/EP涂层下钢表面的N 1s的XPS谱。

Figure 13.所有涂层的防腐机理图：(a) EP；(b)G_0.5%/EP；(c)CDs-G_0.5%/EP；(d)CDs-G_1%/EP。

相关研究成果由中国科学院宁波材料技术与工程研究所Haichao Zhao课题组于2021年发表在《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。

转自《石墨烯杂志》公众号



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