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类石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种二维片层半导体材料,具有粒径小、比表面积大、密度低、物理化学稳定性高、电子结构稳定、制备简单等优点。g-C3N4纳米片可以为腐蚀离子的穿透提供阻隔效应,在耐腐蚀应用中有着广阔的发展前景。因此本文研究了g-C3N4纳米片协效提升环氧树脂(EP)或聚吡咯(PPy)对Q235钢的耐蚀防护作用,及复合涂层的成膜性质。
首先以三聚氰胺为碳源和氮源,高温聚合得到体相氮化碳(bulk g-C3N4),随后进行刻蚀剥离,进一步干燥后得到类石墨相氮化碳纳米片(g-C3N4nanosheets)。通过X射线粉末衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱仪、沉降实验、粒径测试等对g-C3N4纳米片进行表征。随后,在Q235钢表面通过刮涂法制得g-C3N4/EP复合涂层,测试了g-C3N4/EP复合涂层试样的耐盐、耐酸腐蚀性能及纳米片对涂层附着力的影响。最后,通过电化学共沉积法在Q235钢表面得到g-C3N4/PPy复合膜,测试了g-C3N4对聚吡咯薄膜成膜性、耐腐蚀性等性能的影响。主要结论如下:
(1)XRD、SEM和TEM分析结果表明制备的g-C3N4为二维片层材料,平均粒径为260nm,沉降实验表明g-C3N4具有良好的分散性。
(2)在Q235钢表面制备的g-C3N4/EP涂层厚度为40±5μm。电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线表明g-C3N4/EP复合涂层在NaCl和H2SO4两种腐蚀溶液中都具有优异的耐腐蚀性。耐久性实验表明2wt.%g-C3N4/EP涂层试样在NaCl腐蚀溶液浸泡30d仍然比纯EP涂层浸泡1h后的耐腐蚀性好。附着力实验表明纯EP涂层中加入质量比为2%的g-C3N4后能使纯EP涂层的附着力级别从3B提升到5B。
(3)采用电化学恒电位法在电位为1.5V和沉积时间为2800s的条件下得到的纯PPy薄膜具有最佳的耐腐蚀性。将g-C3N4和吡咯单体在上述条件下共沉积到Q235钢表面得到g-C3N4/PPy复合膜,通过耐腐蚀测试表明g-C3N4的加入使PPy膜更耐腐蚀;通过SEM和EDS测试表明g-C3N4的加入使PPy成膜更平整。
首先以三聚氰胺为碳源和氮源,高温聚合得到体相氮化碳(bulk g-C3N4),随后进行刻蚀剥离,进一步干燥后得到类石墨相氮化碳纳米片(g-C3N4nanosheets)。通过X射线粉末衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱仪、沉降实验、粒径测试等对g-C3N4纳米片进行表征。随后,在Q235钢表面通过刮涂法制得g-C3N4/EP复合涂层,测试了g-C3N4/EP复合涂层试样的耐盐、耐酸腐蚀性能及纳米片对涂层附着力的影响。最后,通过电化学共沉积法在Q235钢表面得到g-C3N4/PPy复合膜,测试了g-C3N4对聚吡咯薄膜成膜性、耐腐蚀性等性能的影响。主要结论如下:
(1)XRD、SEM和TEM分析结果表明制备的g-C3N4为二维片层材料,平均粒径为260nm,沉降实验表明g-C3N4具有良好的分散性。
(2)在Q235钢表面制备的g-C3N4/EP涂层厚度为40±5μm。电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线表明g-C3N4/EP复合涂层在NaCl和H2SO4两种腐蚀溶液中都具有优异的耐腐蚀性。耐久性实验表明2wt.%g-C3N4/EP涂层试样在NaCl腐蚀溶液浸泡30d仍然比纯EP涂层浸泡1h后的耐腐蚀性好。附着力实验表明纯EP涂层中加入质量比为2%的g-C3N4后能使纯EP涂层的附着力级别从3B提升到5B。
(3)采用电化学恒电位法在电位为1.5V和沉积时间为2800s的条件下得到的纯PPy薄膜具有最佳的耐腐蚀性。将g-C3N4和吡咯单体在上述条件下共沉积到Q235钢表面得到g-C3N4/PPy复合膜,通过耐腐蚀测试表明g-C3N4的加入使PPy膜更耐腐蚀;通过SEM和EDS测试表明g-C3N4的加入使PPy成膜更平整。