Page 159 - 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

             点（P-CDs），利用其对—OH 灵敏的颜色响应，开发绿                       层中微裂纹的检测成为可能，为涂层的早期检测提
             色环保的新型腐蚀预 指示剂，实现金属早期腐蚀                             供方向。
             的实时、无损、原位和可视化预 。                                        综上，将碳量子点直接作为功能填料应用于防
                 Dhongde 等 研究了以废生物质为原料，通过水                      腐涂层，主要是利用碳量子点以下特性。（1）表面效
                           [18]
             热合成的碳量子点（RH-QDs）的防腐应用。结果表                          应。碳量子点粒径较小，比表面积大，具有不饱和性
             明 ，RH-QDs 的加入显著提高了环氧涂层在                            质，易与其他原子相结合而稳定下来，因此，其具有
             3. 5%NaCl溶液中的防腐性能。由于 RH-QDs与环氧                     较高的化学和催化活性。由于其较大的比表面积，
             树脂之间的相互作用，环氧树脂在碳钢基体上的黏                             当其添加到涂料中，可有效增加其与涂料中各成分
             附强度增加了 3. 6 MPa。基于密度泛 理论（DFT）的                     相互交联和重新组合的几率。（2）表面具有丰富的活
             互补分析表明，RH-QDs显著影响了该部分与环氧固化                         性基团（羧基、羟基以及氨基）。不仅为碳量子点的
                                                                改性提供了便利，而且使得碳量子点更容易与聚合
                                      [19]
             剂之间的界面强化。Wang等 分别以3-氨基−1，2，4-
             三 −5-硫醇（ATT）为碳源与 L- 氨酸（LT）复合制                      物基体形成共价键，这些共价键较填料与聚合物基
             备了两种 N，S 杂的 CD：ACD 和 LCD，将两种 杂杂                    体之间的范德华力更为牢固，并且碳量子点表面的
                                                                官能团之间也能相互作用，形成氢键和共价键，使作
             原子（N和 S）的碳量子点，作为环保型防腐成分，与水
                                                                为填料的碳量子点能够减少涂层在固化或恶劣条件
             性环氧树脂（WP）混合制备了复合涂层。与 ACD/WP
                                                                使用中形成的细小裂缝，减轻聚合物基体的劣化，延
             复合材料相比，LCD/WP 复合材料性能更好，因为
                                                                长涂层的使用寿命，更好的保护金属基底；（3）荧光
             LCD表面含有更多羧基和羟基等官能团，这不仅使体
                                                                效应。利用碳量子点的荧光特性，将其应用于防腐
             系更致密，而且有利于多 配位和在碳钢上的吸附。
                                                                涂层完整性监检测，可以起到原位、自预 的功能。
             在 3. 5%NaCl 溶液中浸泡 28 d 后，LCD/WP 复合涂层
                                                                     同时，碳量子点作为纳米材料，具有良好的水溶
             的低频阻抗模值超过 10  ·cm ，与纯 WP 涂层相比，
                                   9
                                         2
                                                                性，因此将碳量子点作为改性剂，通过与其他功能填
             高约 3个数量级。添加 0. 5% LCD的涂层对钢板的缓
                                                                料 杂，改善功能填料在树脂中的分散稳定性的同
             蚀效率达96. 9%。
                                                                时，提高其防腐性能。
                 王 平 以  酸为碳源，采用水热法制备碳量
                       [20]
             子点，利用碳量子点纳米球型结构特点，将其与聚酰                            2    结 语
             亚胺结合，制备了耐磨涂层。随着碳量子点添加量
             的增加，耐腐蚀性下降。这是因为碳量子点表面丰                                  从目前文献资料可知，碳量子点在防腐领域的
             富的活性基团，具备良好的水溶性，而聚酰亚胺表现                            应用前景广阔，但也存在一些问题，未来研究可以致
             为疏水性，两者混合后，碳量子点出现团聚现象，导                            力于以下几个方面。（1）碳量子点的制备工艺中 杂
             致涂层表面出现大量微小空 ，涂层致密性和屏蔽                             N、P、S 等杂原子的原材料不同，但工艺类似，不同原
             性能下降，防腐性能降低。                                       材料制备的碳量子点防腐性能也有较大差异。优选
             1. 2. 2   量子点 性剂                                   碳量子点的原材料，从单原子、双原子 杂到多原子
                                                                 杂，对其表面官能团进行定向赋能，使其在缓蚀剂
                 陈 凯等 利用碳量子点纳米材料良好的水溶
                          [21]
                                                                及防腐涂料中实现更多功能化应用。（2）利用碳量子
             性，将其作为二维纳米材料六方氮化 的插层剂，改
                                                                点的荧光特性，完善智能响应型防腐涂层的研究。
             善六方氮化 在水性环氧涂料中分散性的同时，还
                                                                （3）开发低成本、规模化的碳量子点的制备和改性
             增强了六方氮化 的迷宫效应，且碳量子点可在涂
                                                                工艺。
             层破损时起到抑制腐蚀的作用。L  等 以纯天然
                                                [22]
              为原料制备 CQD，并将其应用于环氧涂层。结果                                              参考文献
             表明 ，制备的 CQD 作为改性剂与石墨相氮化碳
                                                                [ 1 ] MOON B J，OH Y，SHIN D H，t al. Facile and purification-
                                                                                           e
            （g-C N）结合 ，形成碳量子点 - 石墨相氮化碳
                 3  4
                                                                     free synthesis of nitrogenated amphiphilic graphitic carbon
            （CQDs@g-C N）复合材料，有助于 g-C N 与环氧树脂
                        3  4                   3  4                  dots[J]. Chemistry of Materials，2016，28（5）：1481-1488.
             相容，以及涂层中的 CQDs@g-C N 有效提高了环氧
                                          3  4                  [ 2 ]  迪，刘志高 . 碳量子点的制备与性能及其应用研究进
             树脂的阻隔性能。同时碳量子点的荧光效应使得涂                                  展[J]. 化工新型材料，2024，52（1）：54-60.
                                                                                                          156
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