上海電力大學徐群杰教授、曹懷杰團隊MXene防腐涂層研究新進展

1.成果簡介

上海電力大學徐群杰教授、曹懷杰團隊近期在《Surface & Coatings Technology》期刊發表“Electrochemical behavior and anti-corrosion property of Ti₃C₂T_x??MXene/LDH heterostructured coating on aluminum alloy”的論文，本文通過原位生長和浸涂工藝，提出了一種用于鋁合金防腐的Ti₃C₂T_x/層狀雙氫氧化物（LDH）異質結構涂層。基于MXene與LDH的靜電作用，涂層設計中不需要復雜的MXene表面功能化，避免均勻分散和結構控制等問題，該層在3.5 wt.% NaCl溶液中展現出優異的耐蝕性能。微觀結構、表面分析結合電化學測試結果表明，長期浸泡后該涂層仍具有優異的防腐性能。相比于其他二維材料復合涂層， 本文設計的涂層具有低的腐蝕速率。涂層耐蝕性能歸因于MXene與LDH的協同作用。

2.圖文導讀

圖1 鋁合金上Ti₃C₂T_x?MXene/LDH涂層制備過程示意圖

圖2 （a-b）裸鋁合金、（c-d）LDH和（e-f）MXene/LDH涂層表面形態的SEM圖像

圖3 所制備涂層（a） XRD圖譜，（b）拉曼光譜，（c）的FTIR，以及（d-f）Ti₃C₂T_x?MXene/LDH涂層的XPS光譜：（d）測量光譜，（e）Ti 2p，（f）C1s

圖4 EIS曲線：（a）奈奎斯特圖，（b）波德圖，和（c）裸鋁合金、LDH涂層和MXene/LDH涂層在3.5wt%NaCl溶液中的相位角圖，（d）使用的等效電路模型

圖5（a） OCP隨時間的變化，（b）動電位極化曲線，（c）腐蝕電流密度，以及（d）裸鋁合金、LDH和MXene/LDH涂層的腐蝕速率

圖6 EIS圖與（a-c）裸鋁合金、（d-f）LDH涂層和（g-i）MXene/LDH涂層在3.5wt%NaCl溶液中的浸漬時間的關系

圖7 （a）Ti₃C₂T_x?MXene/LDH涂層與其他二維納米片復合涂層腐蝕速率對比；（b）Ti₃C₂T_x?MXene/LDH涂層的防腐蝕機理示意圖

3.小結

此項工作通過簡單的原位生長工藝和在鋁合金上的浸涂工藝，制備了一種高效、長期的Ti₃C₂T_x?MXene/LDH異質結構涂層。總之，該工作提供了一種新型的MXene防腐涂層，并將擴大2D MXene材料的應用。

文獻鏈接：https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2023.129551

本文由作者供稿