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  每年金屬的腐蝕造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)，甚至安全問(wèn)題。而固廢物粉煤灰的資源化利用問(wèn)題也逐漸受到廣泛關(guān)注。環(huán)氧樹(shù)脂由于具有較好的防腐性能而被廣泛研究和應(yīng)用。然而，通常環(huán)氧涂層在制備過(guò)程中常存在一些微觀缺陷，難以為金屬提供長(zhǎng)期的防腐能力。樹(shù)脂涂層在許多苛刻環(huán)境中應(yīng)用時(shí)，腐蝕介質(zhì)會(huì)滲透穿透涂層，造成金屬易發(fā)生腐蝕，而此時(shí)常規(guī)涂層難以為金屬提供長(zhǎng)期防腐性能。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)一種具有長(zhǎng)效防腐性能的功能涂層。

  基于上述研發(fā)需求，天津大學(xué)汪懷遠(yuǎn)教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)原位生長(zhǎng)法制備了一種新型粉煤灰雙功能填料，并應(yīng)用于功能涂層。將惰性填料與活性填料結(jié)合起來(lái)，引入兩個(gè)增強(qiáng)因子使其表現(xiàn)出優(yōu)秀的屏蔽性能和高效金屬鈍化效應(yīng)，賦予涂層優(yōu)異防腐性能。

圖1 PANI-Fe-F的形貌及元素分析：（a）填料的形貌、（b）元素總譜圖、（c）C元素分布圖、（d）N元素分布圖、（e）F元素分布圖、（f）Fe元素分布圖、（g）C 1s軌道的高分辨率光譜、（h）N 1s軌道的高分辨率光譜、（i）F 1s軌道的高分辨率光譜、（j）Fe 2p軌道的高分辨率光譜。

  功能涂層的電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明（50天室溫3.5 wt.%NaCl溶液浸泡+30天90℃ 12 wt.%NaCl溶液浸泡），F(xiàn)PF-Fe功能涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的防腐性能，在12 wt.%NaCl溶液中浸泡30天后低頻阻抗值達(dá)到10⁹ ohm·cm²。此外，對(duì)腐蝕區(qū)域的金屬基板進(jìn)行了微區(qū)掃描電化學(xué)測(cè)試，從結(jié)果可以看到FPF-Fe涂層表現(xiàn)出最小的腐蝕趨勢(shì)。新型粉煤灰雙功能填料賦予環(huán)氧涂層具有優(yōu)異的防腐性能。所合成的雙功能填料具有廣闊的應(yīng)用前景，為苛刻腐蝕環(huán)境下的金屬防護(hù)提供了新的思路。

圖2 不同涂層的在苛刻情況下浸泡30天后的電化學(xué)阻抗譜結(jié)果：（a） 奈奎斯特圖、 （b-c） 波特圖。不同涂層的微區(qū)掃描電化學(xué)測(cè)試結(jié)果：（d） EPC、（e）PANI-FeC、（f） FPF-FeC。

圖3雙功能填料平臺(tái)的合成示意圖及作用機(jī)制。

  近日該研究成果發(fā)表在國(guó)際權(quán)威雜志Chemical Engineering Journal上，論文的共同第一作者為東北石油大學(xué)碩士生王子華以及王池嘉副教授，通訊作者為天津大學(xué)化工學(xué)院汪懷遠(yuǎn)教授。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.133164