氨功能化纳米片掺杂Ce(III)作为自疗环氧纳米复合涂层的有效纳米容器，用于低碳钢的腐

一、文章概述

MXene薄片作为新型的二维纳米材料，由于其优越的薄层结构，以及作为新型纳米容器的能力，已被应用于许多先进的应用。本研究采用蚀刻法合成了插入的Ti3C2MXene薄片，然后用3-aminopropyltriethoxysilane(APTES)进行修饰。将铈阳离子(Ce3+)作为一种环保缓蚀剂封装在Ti3C2MXene薄片中，制备新型自愈合环氧纳米复合涂层。利用电化学阻抗谱(EIS)和电动力学极化测量，研究了掺杂Ce3+的Ti3C2MXene纳米片(Ti3C2MXene-Ce3+)在3.5%氯化钠（氯化钠）溶液中的耐腐蚀保护性能(CPP)。采用EIS、盐喷雾和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)技术，对含1wt%未掺杂和掺杂ti3c2MXene的环氧树脂涂层的自愈合CPP进行了评价。与对照样品相比，将腐蚀性溶液中引入Ti3C2MXene-Ce3+和人工切割环氧涂层后，总阻抗分别从717到6596Ωcm2和8876提高到32092Ωcm2。

二、图文导读

图1.ti3c2MXene的合成、表面改性和封装示意图。

图2.制备的Ti3AlC2(a)和Ti3C2MXene(b)-Ti3AlC2在50°C30min处理30)前后的FE-SEM-XRD模式结果。

图3.制备的Ti3C2MXene(a和c)的HRTEM图像；层状结构Ti3C2TxMXene的原子晶体结构(b)，Ti3C2TxMXene的顶视图(d），Ti3C2TxMXene的C、Ti、O和F元素的高分辨率XPS谱(e)。

图4.Ti3C2MXene-Ce3+(a1和a2)的HRTEM图像、Ti、F、C、Si、N、O、Ce元素的元素映射(b)，以及Si2p、N1s、Ce3d5/2、Ce3d5/2和Ce3d3/2信号的高分辨率XPS光谱(c)。

图5.UMXene、MMXene和Ti3C2MXene-Ce3+的FT-红外光谱(a)、TGA(b)和DTG(c)热图。

图6.3.5wt%氯化钠溶液中Ti3C2MXene-Ce3+ene-Ce3+与MMXene时间和ζ电位值的释放曲线。

图7.不同时间浸入不同试验溶液的Nyquist（1−a3）和Bode（b1−b3）图。

图8.在不同测试溶液中浸泡24小时(b)和转移到E=0(c)后，低碳钢板与时间(a)和低碳钢板的极化曲线。

图9.Nyquist(a1−a3)和Bode(b1−b3)图的切割涂层在不同时间浸入3.5wt%的氯化钠溶液中。

图10.在3.5wt%氯化钠溶液中浸泡24小时后，EP（a1和a2）、MXEne@EP（b1和b2）以及MXENE-Ce3+@EP（c1和c2）涂层的FE-SEM图像（左）和EDS光谱（右）。

图11.暴露于盐雾中14天后，不同条纹涂层的盐雾图像。

图12.轻钢板在Ti3C2MXeneCe3+溶液中浸泡24小时后，Fe2p3、O1s、N1s和Ce3d信号的高分辨率XPS光谱。

图13.Ti3C2MXene-Ce3+在涂层相中的抑制机理示意图。

三、全文总结

采用蚀刻法合成了纳米层Ti3C2MXene，然后用APTES进行修饰，将Ti3C2MXene纳米片表面嫁接−氨基官能基团。将改性的ti3c2MXene纳米片作为纳米容器，封装Ce3+作为生态膜缓蚀剂。评价了晶格间距为1.01~1.03nm的类ti3c2MXene纳米片在溶液相和涂层相中的活性CPP活性。Ce3+的释放检测显示，在模拟海水中30h后，平衡浓度为43ppm。EIS结果在溶液阶段显示增加|Z|0.01赫z从≈0.72kΩhz2温和钢板浸在空白溶液，≈1.5和≈Ti3C2MXene和MXene26.6kΩ+提取液，分别在24小时后。在环氧涂层中引入2wt%Ti3C2MXene-Ce3+，对环氧纳米复合涂层的CPP有显著改善。暴露于盐盐水24小时后，|Z|0.01Hz的值分别从环氧树脂的≈为8.9kΩcm2到≈为15.6，MXene@EP和MXEne-Ce3+@EP涂层的|Z|为32.1kΩcm2。表面形貌和盐喷雾结果表明，在ti3c2MXene-Ce3+纳米片的存在下，有一个合适的CPP。MXene-Ce3+@EP涂层刻区的FE-SEM和盐喷雾图像显示，与其他环氧涂层相比，划痕中的锈蚀和腐蚀产物更低，阴极分层更低（≈8%）。

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