定制的共聚合物复合涂层用于碳捕获环境:防腐蚀和CO2屏障协同作用
1School of Chemical Engineering and Technology and State Key Laboratory for Chemical Engineering, Tianjin University, Tianjin 300350, PR China; Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering (Tianjin), Tianjin University, Tianjin 300072, PR China; Tianjin Key Laboratory of Chemical process safety and equipment technology, Tianjin University, Tianjin 300072, PR China.
基于石墨烯的新涂料为碳捕获技术提供了增强的耐腐蚀性. 这些先进材料可以防止CO2和H2O腐蚀,确保气候变化减缓工作中关键基础设施的完整性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 腐蚀工程 腐蚀工程
- 电化学 电化学 电化学
背景情况:
- 碳捕获技术对于缓解气候变化至关重要,但面临的挑战是二氧化碳引起的腐蚀.
- 现有的防护涂层在恶劣的CO2和H2O环境中容易降解.
- 基于石墨烯的材料具有增强抗腐蚀性能的潜力.
研究的目的:
- 开发和评估基于石墨烯的新型涂料,以提高二氧化碳捕获应用中的耐腐蚀性.
- 研究氨基功能化石墨烯在提高涂层性能方面的作用.
- 在模拟的碳捕获条件下评估这些涂料的长期耐用性.
主要方法:
- 与多乙烯 (Gr-PFAN) 和多 (p-phenylenediamine-fluoroaniline) (Gr-PPFAN) 功能化的石墨烯的合成.
- 在环氧诺沃拉克 (EN) 基质中封装Gr-PFAN,以形成复合涂层.
- 气体传导速率 (GTR) 的评估,聚合物质量转移的分子模拟和电化学阻抗光谱 (EIS) 用于在各种攻击性介质 (H2O-CO2,NaCl) 中测试耐腐蚀性.
主要成果:
- Gr-PPFAN的GTR比Gr-PFAN高3.7倍,这表明二氧化碳屏蔽效果较差.
- 与基于PPFAN的涂层相比,Gr-PFAN/EN涂层对H2O,H2O-CO2和H+腐蚀具有显著增强的抗性.
- 在NaCl中90天后,Gr-PFAN/EN表现出3.5 × 10^11 Ω·cm2的异常阻抗值 (若若Z则0.01Hz),在碳捕获环境中30天后表现出1.5 × 10^11 Ω·cm2,这归因于改善的界面粘附和保护层形成.
结论:
- 在Gr-PFAN中的低含量的活性氨基位点增强了界面粘附和保护层的形成,从而产生了优越的耐腐蚀性.
- Gr-PFAN/EN涂层在与碳捕获相关的激烈CO2环境中高效地保护金属免受腐蚀.
- 这些发现为开发先进的防腐涂层提供了科学基础,以便在碳捕获技术中实际应用.
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