Page 158 - 2025年7月防腐蚀专辑
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王    ：碳量子点纳米材料在金属防腐中的应用现状

             200 mg/L才能达到同等水平的缓蚀效率。                             BCQDs具有较强的缓蚀作用，在质量浓度为 200 mg/L
                 上述研究内容主要针对具有空轨道的 Fe 基体，                        时，缓蚀效率可达 95. 6%。Liu 等 以 子壳制备氮
                                                                                              [14]
             对于 Al、Mg等最外层没有空轨道的金属，研究人员也                         和硫 杂的碳量子点（N，S-CQD），该碳量子点与铜
             进行了碳量子点缓蚀性能的研究。                                    生成配位键形成保护层，具有缓蚀作用。N，S-CQD
                 Pan 等 [8-9] 通过 4-氨基水 酸和 L-组氨酸合成                在电化学阻抗谱测试中对铜的缓蚀效率随着制备时
             NCDs，缓蚀剂质量浓度为 50 mg/L 时 NCDs 对 Q235钢               间和温度的增加而增加，160 ℃下 6 h 和 200 ℃下 10 h
             的缓蚀效率为 93%；以 4-氨基水 酸和硫脲合成 N，                       制备的 N，S-CQD 的缓蚀效率分别为 99. 66% 和
             S-CDs，该碳量子点通过物理吸附、化学吸附在 Mg 基                       99. 87%。这是因为温度和时间会影响 N，S-CQD 的

             体表面形成致密的保护膜，在 3. 5%NaCl溶液中对 Mg                     碳化程度、尺寸和官能团含量，进而影响 N，S-CQD的
             合金的缓蚀效率为 86. 6%。                                   缓蚀性能。

             1. 1. 2        的 量子点                                    综上可以看出，广大研究人员对碳量子点在缓
                 从 20 世纪 80 年代开始，研究人员将稀土元素应                     蚀剂中的应用开展了深入研究，目前关于碳量子点
             用于金属的缓蚀，表现出良好的效果。Liu 等 以六                          作为缓蚀剂在金属防腐领域的应用研究采用的是
                                                      [10]
             水 酸 和  酸为原料，采用水热法合成了 Ce 和                         “试错法”，通过采用不同的前驱体，制备具备不同表
             N 共 杂的碳量子点（Ce@N-CDs）。Ce@N-CDs 通过                   面官能团的 杂碳量子点，提升其缓蚀性能。
             物理吸附、化学吸附在 Q235 钢表面，形成一层吸附                              对于碳量子点缓蚀剂的缓蚀机理：针对 Fe 等具
                                                                有空轨道的金属，碳量子点的缓蚀机理是碳量子点
             膜。同时，在腐蚀过程中，Ce@N-CDs 可以形成含 Ce
             络合物，保护 Q235 钢不被腐蚀。Zeng 等 采用水热                      中的 N、S、O等活性吸附点，与 Fe基体通过物理吸附，
                                                  [11]
                                                                以及 Fe 的空轨道与 N、S 等杂原子的 对电子形成配
             合成法 ，制备了 Ce 和 N 共 杂碳量子点（Ce@N-
             CDs）。研究表明不同原材料混合配比制备的碳量子                           位键，在 Fe基体表面形成致密吸附膜，起到屏蔽腐蚀
             点缓蚀剂对铜的缓蚀效率不同，其中 酸 和                               介质，抑制腐蚀的作用。针对 Al、Mg没有空轨道的金
                                                                属，碳量子点通过表面的官能团与 Mg 、Al  合，在
                                                                                                  2+
                                                                                                       3+
             酸铵质量比为 1∶10 制备的碳量子点缓蚀剂（Ce-
             10%）在质量浓度为 200 mg/L 时，对铜的缓蚀效率高                     金属表面形成致密的吸附膜，起到缓蚀作用。同时，
             达 98%。根据吸附等温线分析，Ce@N-CDs 主要根据                      广大研究者认为，碳量子点在不同金属基体表面的
             Langmuir模型进行吸附，吸附过程是通过物理吸附和                        吸附均符合Langmuir吸附，属于混合型缓蚀剂。
             化学吸附相结合来完成。Ce@N-CDs 通过 N  杂                        1. 2  碳量子 在防腐涂层中的应用研究现
             CDs与铜表面的不饱和键配对，在铜表面形成致密的                                碳量子点表面丰富的活性官能团、纳米材料的
             吸附膜；同时，Ce 与周围环境反应形成的氧化物在铜                          小尺寸以及特有的荧光效应，为其用作防腐涂层的
             表面形成 化膜。吸附膜/ 化膜致密结构可以有效                            功能填料和改性剂提供可能。
             地抑制腐蚀介质的渗透和侵蚀。目前稀土元素 杂                             1. 2. 1   量子点 能 料
             碳量子点缓蚀剂的研究报道较少，还需进一步探索。                                 Pourhashem 等 以  酸为前驱体合成石墨烯
                                                                                 [15]
             1. 1. 3  生物质原料制备的 量子点                              量子点（GQD），之后采用硅烷基功能化 GQD，以增强

                 生物质原材料来源广，绿色环保。Alibakhshi                      GQD 与聚合物的相容性。电化学测试结果表明，功
             等 研究发现从波斯 草叶中提取的化学物质对低                             能化 GQD 可以有效地提高聚合物涂层的耐腐蚀性。
               [12]
             碳钢的缓蚀效率最高可达98. 8%，表明 物提取液中                         Di 等 以邻苯二胺和 L- 石酸制备 N  杂碳量子点
                                                                     [16]
             的化学物质对金属合金也具备较好的腐蚀抑制作                              （N-CQDs），并将其加入到水性环氧树脂（EP）中，制
             用。因此研究人员采用天然生物质制备碳量子点，                             备 N-CQDs/EP 涂层，研究结果表明，该复合涂层在
             并对其缓蚀性能进行研究。Feng 等 以火龙果皮为                          3. 5%NaCl 溶液中浸泡 30 d，低频阻抗模值仍然保持
                                             [13]
             原料 ，采用水热法制备了一种碳量子点缓蚀剂                              在 10  ·cm ；当 N-CQDs 添加量为 0. 3% 时，复合涂
                                                                           2
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             BCQD，其粒径随水热法制备时间的延长而逐渐减                            层的附着力最大为 6. 8 MPa；且随着 N-CQDs 添加量
             小，碳量子点中碳含量随制备时间的延长而增大；电                            的增大，其在涂层中的荧光效应越强。
             化学测试表明，在盐酸中，粒径较小、碳含量较高的                                     通过一步水热法制备了磷 杂碳量子
                                                                           [17]
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