二维纳米材料已经证明了其在保护金属免受腐蚀和磨损方面的潜在应用。然而，在纳米复合涂层中，二维纳米片的容易团聚和复杂的功能化仍然是一个挑战。本文采用静电协同组装策略合成了共掺杂的MgAl-V₂O₇^4-层状双氢氧化物(LDH)与过渡金属碳化物(Mo₂CTx)纳米片复合材料(CV-LDH-MXene)。在层层组装后，纳米片复合涂层的厚度为- 6.9 μm。腐蚀结果表明，与纯LDH涂层相比，加入CV-LDH-MXene纳米复合涂层可使阻抗在10~2 Hz时提高1个数量级，并使腐蚀电流密度降低约30倍。摩擦结果表明，CV-LDH-MXene纳米片复合材料磨合后摩擦系数维持在0.09，表现出良好的相对稳定和抗磨性能。这些现象证实了V₂O₇^4-插层与层状组装Mo₂CT_x MXene的协同作用，达到了稳定的抗腐蚀和耐磨性能。这一研究对LDH和MXene纳米片的制备具有重要意义，并在防腐蚀和抗磨应用方面迈出了巨大的一步。特别是推动航海仪器、水下武器、海水电池在造船工业和海洋工程中的应用。
 
图1. 共掺杂MgAl-V₂O₇⁴⁻ LDH/Mo₂CT_x纳米片复合材料的合成过程示意图。
 
图2. 共掺杂MgAl-LDH、共掺杂MgAl-V₂O₇⁴⁻ LDH、共掺杂MgAl-V₂O₇⁴⁻ LDH/Mo₂CTx纳米片复合材料的表征。
 
图3. (a) OCP的演变和(b) LA51和所有膜层在3.5 wt % NaCl溶液中浸泡1 h后的极化电位动力学曲线的极化曲线。
 
图4. 不同标本在3.5 wt % NaCl溶液中浸泡不同时间后的Nyquist曲线。
 
图5. 不同试样浸泡后的电化学阻抗谱。
 
图6 (a) C-LDH、CV-LDH和CV-LDH-MXene摩擦系数的变化;(b) Si₃N₄球和合金板与C-LDH、CV-LDH和CV-LDH-MXene样品磨损体积的比较;(c−e) C-LDH、CV-LDH和CV-LDH-MXene样品的Si₃N₄球磨损轨迹和C-LDH、CV-LDH和CV-LDH-MXene合金板的三维形貌。
 
图7 LA51合金的腐蚀/磨损防护示意图。
 
      相关科研成果由重庆大学材料科学与工程学院Shuang Yi等人于2023年发表在ACS Applied Nano Materials（https://doi.org/10.1021/acsanm.3c02276）上。原文：Doubly Doped Mg-Al‑V₂O₇⁴⁻ Layered Double Hydroxide/Mo₂CT_x MXene Nanosheet Composites for Wear- and Corrosion-Resistant Coatings。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsanm.3c02276。

转自《石墨烯研究》公众号