氧化石墨烯是一种具有优异的机械性能和热稳定性的新型材料，它的比表面积高且防水性好，广泛应用在各个研究领域。然而，直接由金属表面生长得到的单层或薄层氧化石墨烯涂层，其防腐性较差，一旦出现任何缺陷，氧化石墨烯的导电性能会显着促进电蚀。极大的限制和阻碍了氧化石墨烯的潜在应用。

    离子液体（IL）具有溶解度好、难挥发且环境友好等优点，是制备和调控各种纳米复合材料的一种常用化合物。中国科学院宁波材料所的王立平课题组合成了一种离子液体缓蚀剂，将N-（3-氨基丙基）-3-癸基咪唑离子液体以共价键形式结合在氧化石墨烯纳米片中，制备了一种离子液体-氧化石墨烯（IL-GO）新型纳米复合材料。

图1. N-（3-氨基丙基）-3-癸基咪唑溴盐的合成路线图（图片来源：Nanoscale）

图2. IL-GO混合材料的制备示意图（图片来源：Nanoscale）

    作者使用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（Raman）和X射线光电子能谱（XPS）等仪器对IL-GO复合材料的性能及结构进行表征。结果表明，选用的咪唑离子液体成功地以共价键结合的形式附着在氧化石墨烯纳米片的表面。

图3. IL-GO的（a）FTIR和（b）Raman光谱图；（c）GO和IL-GO的XPS谱图；（d）IL-GO的C1sXPS谱图（图片来源：Nanoscale）

    此外，使用透射电镜（TEM）和扫描探针显微镜（SPM）验证了IL-GO在水中的分散性很好，与聚合物基体也具有相容性。即使合成的IL-GO复合纳米材料厚度约为3 nm，可在水中稳定分散。

    图4. （a）rGO和（b）IL-GO混合材料的TEM图像；（c）IL-GO混合材料的SPM图像（图片来源：Nanoscale）

    最后，采用电化学阻抗谱（EIS）对制备的IL-GO复合纳米材料的耐蚀性能进行了评价。电化学阻抗谱的结果表明，IL-GO有效地提高了环氧基水性涂料的耐腐蚀性能。并通过扫描振动电极技术（SVET）验证了IL的抑制作用，表明分散作用良好的IL-GO复合纳米材料作为一种新型的防腐添加剂可以显着提高复合涂层的防腐性能。

    图5. 涂有浸泡在3.5 wt% NaCl溶液中的（a）纯环氧树脂；（b）rGO0.5%和（c）IL-GO0.5%涂层的SVET图（图片来源：Nanoscale）

    作者还将0.5 wt%的IL-GO加入水性环氧树脂涂层中，涂层的防腐性也能得到显着提高。SVET技术与电化学实验相结合给出原因：这是一种氧化石墨烯纳米片的难渗透性和咪唑基离子液体的抑制作用协同发挥的协同作用。

    总的说来，文章中强调了IL所发挥的双重作用：（1）它促进氧化石墨烯在聚合物基体中的分散作用，并有助于氧化石墨烯发挥其难渗透的阻隔性能；（2）IL使混合材料具有缓蚀作用。除此之外，本研究开发的IL-GO复合材料还能够广泛应用于电磁干扰屏蔽和抗静电抗菌涂料等领域。

    原文链接：

    https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2018/NR/C8NR01890A

    原文作者：

    Chengbao Liu, Shihui Qiu, Peng Du, Haichao Zhao and Liping WangDOI: 10.1039/c8nr01890a

更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等方面的国内外最新动态，我们网站会不断更新。希望大家一直关注国家材料腐蚀与防护科学数据中心http://www.ecorr.org