海洋腐蝕問題是導緻海上設備失效的主要原因之一，也是全球腐蝕的難題。二維材料，特别是石墨烯的發(fā)現爲開(kāi)發(fā)新型海洋設備重防腐塗層提供了新的思路。石墨烯具有單原子層結構及分子不可滲透性，被(bèi)認爲是最薄的防護材料。然而，人工制備的石墨烯容易再團聚，無法充分發(fā)揮石墨烯單片層的優異特性。此外，石墨烯是導電碳材料，它具有較強的腐蝕促進(jìn)活性。團聚的石墨烯會加劇聚合物塗層的局部微電偶腐蝕導緻塗層破損，而在破損處，石墨烯將(jiāng)極易誘發(fā)其自身的腐蝕促進(jìn)活性，并以最快的速度釋放電子，加速金屬基體的腐蝕，這(zhè)導緻石墨稀在防腐領域的商業化和規模化應用進(jìn)程極爲艱難。

　　中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所先進(jìn)塗料與粘合劑餘海斌團隊針對(duì)石墨烯/聚合物複合防腐塗層在破損後(hòu)加速金屬基體腐蝕這(zhè)一隐患，采用氮化硼納米點（BNNDs）作爲商業化石墨烯的分散劑，利用其原子結構和表面(miàn)化學(xué)性能(néng)實現其在聚合物中的均勻分散（圖1）。通過(guò)化學(xué)方法獲得的BNNDs通常含有豐富的親水基團（如羧基和羟基）。這(zhè)些親水基團可以在水中進(jìn)行電離，賦予BNNDs優異的溶解性。BNNDs被(bèi)認爲是單層或半層絕緣氮化硼納米片，橫向(xiàng)尺寸小于50nm。BNNDs通過(guò)強烈的π-π作用吸附于石墨烯表面(miàn)，以增加其分散性。同時，BNNDs的存在屏蔽了石墨烯的導電特性，有效抑制了其陰極腐蝕促進(jìn)活性（圖2）。電化學(xué)測試表明，BNNDs改性的石墨烯材料具有優良的防護性能(néng)，複合塗層的腐蝕速率相對(duì)空白塗層下降了280倍，塗層電阻增加了2個數量級。鑒于BNNDs不會影響石墨烯的本征特性，因此，BNNDs分散石墨烯有望快速推進(jìn)商業化石墨烯在防腐領域的應用。

　　相關工作發(fā)表在ACS Sustain. Chem. Eng. 2019. DOI: 10.1021/acssuschemeng.9b01796 (Super-anticorrosive graphene nanosheets through π deposition of boron nitride nanodots)，并獲得甯波市重點研發(fā)項目（2019C02073）的資助。

圖1 （a）BNNDs在石墨烯表面(miàn)的沉積過(guò)程，（b）BNNDs@GNs複合片，（c）BNNDs及石墨烯的分散行爲，（d）改性石墨烯聚合物塗層的屏蔽性

圖2 不同塗層體系的腐蝕機理：（a）純環氧塗層，（b-e）改性前後(hòu)的石墨烯/環氧塗層

　　（表面(miàn)事(shì)業部 丁紀恒）