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

  基于上述研發(fā)需求，天津大學汪懷遠教授團隊通過原位生長法制備了一種新型粉煤灰雙功能填料，并應用于功能涂層。將惰性填料與活性填料結合起來，引入兩個增強因子使其表現(xiàn)出優(yōu)秀的屏蔽性能和高效金屬鈍化效應，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。

  功能涂層的電化學測試結果表明（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天后低頻阻抗值達到10⁹ ohm·cm²。此外，對腐蝕區(qū)域的金屬基板進行了微區(qū)掃描電化學測試，從結果可以看到FPF-Fe涂層表現(xiàn)出最小的腐蝕趨勢。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用前景，為苛刻腐蝕環(huán)境下的金屬防護提供了新的思路。

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

圖3雙功能填料平臺的合成示意圖及作用機制。

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

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