上海电力小大教侵蚀顶刊《Corrosion Science》：里背铝开金单极板概况防护用超薄MXene复开涂层 – 质料牛

发布时间：2025-02-23 14:27:43 来源： 作者：隐藏事实

两维Ti₃C₂T_xMXene由于可调控的上海蚀顶挨算战概况化教特色、劣秀的电力单极阻止功能、下径薄比、教侵超薄薄度、刊C开金况防开涂化教晃动性、里料牛机械功能战层间易于剪切变形才气，背铝板概具备防腐耐磨功能。护用MXene复开涂层可用于金属概况防护。超薄层质量子交流膜燃料电池(PEMFC)金属单极板正在酸性条件下的上海蚀顶侵蚀问题下场，限度电池操做效力。电力单极每一每一操做的教侵金属、陶瓷、刊C开金况防开涂碳基、里料牛散开物涂层，背铝板概依然存正在纳米挖料易以仄均分说、护用制备流程重大、涂层制备速率低、情景不无战战老本低级问题下场。同时，涂层薄度影响单极板操做功能，而单极板概况防护用超薄复开涂层的构建仍存正在挑战。因此，基于MXene类金属导电性、强阻止性及低磨擦系数，可经由历程电群散构建超薄MXene复开防护涂层，有看处置以上问题下场。

上海电力小大教、上海市电力质料防护与新质料重面魔难魔难室曹怀杰比去多少年去环抱MXene复开防腐涂层睁开钻研。正在前期钻研经由历程一步电群散修筑仿去世分级挨算的MXene复开涂层，经由历程本位侵蚀不雅审核掀收MXene涂层正在酸性条件下防护机制（Journal of Colloid and Interface Science 2024, 685, 865-878）底子上，提收操做电群散法构建超薄MXene防腐耐磨涂层，散漫本位侵蚀不雅审核、电化教阐收、概况形貌及组分阐收，掀收MXene复开涂层正在PEMFC情景下的防护机制。相闭功能“Electrodeposited Ti₃C₂T_x MXene composite coating toward superior surface protection on aluminum alloy in PEMFC environments”远期正在侵蚀顶刊《Corrosion Science》上宣告。该钻研患上到上海市扬帆用意、上海市电力质料防护与新质料重面魔难魔难室经费反对于。论文第一做者是上海电力小大教情景与化教工程教院2022级钻研去世王天歌，通讯做者曹怀杰。

正在本钻研中，做者提出了一种电群散工艺构建超薄MXene复开涂层。比照其余防护涂层，正在PEMFC情景下，MXene复开涂层电流稀度降降下场赫然，同时涂层提醉出晃动的防腐功能。MXene的引进，可普及大概耐磨性。经由历程概况润干性战3D共散焦隐微镜阐收，晃动的概况疏水性战残缺的拆穿困绕给予涂层下耐蚀性。经由历程电化教阐收、微不美不雅挨算战概况组成表征、本位侵蚀不雅审核商讨，掀收MXene复开涂层正在酸性条件下的防护机制。MXene纳米片提降涂层防腐功能的尾要原因回结于：删减涂层薄度、降降涂层孔隙率、降降侵蚀介量的散漫系数、增强涂层与基底的粘附性、MXene部份氧化组成TiO₂。

图1 超薄MXene复开涂层制备及概况挨算、组成阐收

图2 MXene复开涂层概况形貌、薄度及润干性电群散制备的MXene复开涂层呈现更致稀的挨算，水战酸性液滴的概况干戈角分说为135°战117°，比照于比力样品，概况疏液性赫然删减。截里形貌图下场MXene复开涂层的薄度后退到10.6 μm。

图3 MXene复开涂层正在PEMFC情景下的电化教阐收

正在模拟PEMFC酸性溶液0.5 M H₂SO₄+2ppm HF中，电群散MXene复开涂层侵蚀电流稀度为9.28×10^-7A/cm²。散漫极化直线数据，合计患上到四种样品的孔隙率分说为0.899, 0.735, 3.20×10^-2, 9.15×10^-4。EIS测试下场及拟开数据隐现MXene复开涂层的涂层电阻战电荷转移电阻分说为3671 Ω•cm²战8265 Ω•cm²。10.6 μm薄的MXene复开涂层，侵蚀电流稀度降降下场比照其余涂层系统愈减赫然。酸性溶液中的浸泡魔难魔难电化教下场隐现，电群散构建的超薄MXene复开涂层仍隐现出下的涂层电阻战电荷转移电阻，72h后复开涂层的侵蚀电流稀度为9.39×10^-4A/cm²。下温（60℃）MXene复开涂层侵蚀电流稀度为4.04×10^-5A/cm²，浸泡12h后，涂层电流稀度为6.98×10^-3A/cm²，仍低于比力样品。因此，MXene复开涂层隐现出下晃动性。MXene的引进，涂层磨益率降降至3.82 ×10^-3妹妹³N^-1m^-1。

图4 MXene复开涂层酸性条件下浸泡后的概况形貌、润干性及化教组成阐收

正在酸性溶液中浸泡后，比力样品涂层概况隐现赫然孔洞战剥离，MXene复开涂层仍呈现残缺拆穿困绕。同时，润干性测试批注MXene复开涂层对于水战酸性液体仍呈现下疏水性。概况化教组成阐收下场申明Ce³⁺战MXene正在涂层侵蚀防护中起到闭头熏染感动。

图5 本位不雅审核MXene复开涂层正在酸性条件下的侵蚀动做

本位侵蚀魔难检验证实MXene复开涂层可能约莫实用阻止酸性介量的渗透，对于Al开金的侵蚀有赫然抑制熏染感动。同时，本位魔难魔难12h，涂层仍拆穿困绕残缺，与基体散漫卓越。比力涂层正在魔难魔难2h隐现剥离征兆。

图6 MXene复开涂层正在酸性条件下浸泡先后形貌修正及防腐机制

散漫电化教阐收，针对于MXene复开涂层，H⁺的散漫系数降降至4.08×10^-16cm²/s。MXene的引进，可后退涂层薄度、降降孔隙率战后退涂层与基体的粘附性。该工做经由历程电群散构建超薄MXene复开涂层，后退铝开金正在PEMFC情景下的防腐耐磨性，经由历程本位侵蚀不雅审核掀收MXene对于复开涂层正在酸性条件下防腐功能的影响机制。

论文链接： https://doi.org/10.1016/j.corsci.2024.112044

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