上海电力大学、上海市电力材料防护与新材料重点实验室张俊喜教授等人在《Langmuir》杂志上发表了“Eco-Friendly Sustainable and Responsive High-Performance Benzotriazole-Metal Organic Frameworks/SiO 2Composite Coating with Active/Passive Corrosion Protection on Copper”的研究成果。研究发现，通过引入络合物形式的苯并三唑（BTA）作为缓蚀剂，在铜表面构建MOF-SiO 2复合涂层，并实现了主动/被动防腐功能，能够显著增强金属表面的抗腐蚀性能，为解决金属腐蚀问题提供了新的解决方案。该研究主要应用了电沉积技术，以铜作为核心材料，利用 MOF 的高比表面积、稳定结构以及出色的化学稳定性，成功开发出了一种既具有良好物理阻隔性能又具有优良响应释放机制的高效环保防腐涂层。实验结果表明，不同pH值和氯离子浓度下，BTA-MOF-SiO 2复合涂层的耐蚀性和主动/被动防护效果均表现出较好的性能，为未来基于此类新型材料的研发与应用提供了重要的理论依据和技术支持。
[上海电力大学·上海市电力材料防护与新材料重点实验室张俊喜教授等在《Langmuir》杂志上发表重大研究成果] —— 探讨环保节能的高效铜防锈涂层
《Langmuir》杂志是一本专注于生物科学、环境科学和材料科学领域的顶尖学术期刊，其研究成果为人类社会提供了一种新的思路来应对日益严峻的金属腐蚀问题。近期，上海电力大学、上海市电力材料防护与新材料重点实验室张俊喜教授等人在此领域取得了突破性进展，他们在《Langmuir》杂志上发表了题为" Eco-Friendly Sustainable and Responsive High-Performance Benzotriazole-Metal Organic Frameworks/SiO 2Composite Coating with Active/Passive Corrosion Protection on Copper"的研究论文，这一研究成果展示了如何利用络合物形式的苯并三唑（BTA）作为缓蚀剂在铜表面构建高性能的MOF-SiO 2复合涂层，并成功实现主动/被动防腐功能，对解决金属腐蚀问题具有重要意义。
研究背景与目的
随着科技的进步，金属制品的使用范围越来越广泛，但传统防腐方法存在成本高昂、腐蚀率高的缺点，如传统的硫化橡胶、聚四氟乙烯等涂料和塑料等易燃易爆材料，容易发生燃烧爆炸事故，严重威胁公共安全和社会稳定。另一方面，由于能源消耗大、环境污染严重，寻找一种既能有效保护金属表面，又能节能环保的新型防腐材料成为亟待解决的问题。BTA作为一种多官能团有机化合物，因其优异的化学稳定性、低毒性及在固态环境下稳定的形状行为，被广泛应用于化学合成、生物制药等领域。然而，传统的BTA在金属表面的应用受到其配位能力、反应活性限制等因素的影响，导致部分金属的有效保护作用有限。
提出策略与创新
针对上述问题，张俊喜团队提出了采用络合物形式的苯并三唑（BTA）作为缓蚀剂进行镁基铝层的选择和构建的策略。首先，他们将苯并三唑（BTA）引入到Mg-Al合金中，通过电沉积技术在其表面形成一层镁铝络合物。由于BTA与Mg-Al合金具有良好的反应特性，BTA能在金属表面进行催化反应生成中间体，进而与锌阳极或锌阴极反应产生氢气和二氧化碳，降低镁在腐蚀过程中的初始腐蚀速率。同时，由于络合物形式的BTA具有较高的电荷密度和体积效应，有助于改善BTA-Mg-Al合金的电化学性质，使络合物在电场作用下迁移速度加快，从而促进BTA-MG-A联合制备的腐蚀抑制过程。
实验结果与分析
实验结果表明，通过引入络合物形式的苯并三唑（BTA），设计了具有较好耐磨性、抗菌性和耐候性的镁基铝层。具体而言，对于酸性溶液环境下的腐蚀测试，尽管P/H=10时硫酸介质产生的腐蚀速度明显大于P/H=15，但在实际工程应用中，由于Mg-A络合物的加入，却能显著提高铜与硫酸钠溶液的腐蚀反应速率，体现出良好的防腐效果。而在碱性环境中，经测定，N/A（无NaOH）条件下铜表面的腐蚀率仅为P/NH=15时的约50%，证明了络合物形式的BTA在碱性介质下的优越腐蚀抑制性能。
主动/被动防腐效果的探讨
进一步分析，BTA-MG-A复合涂层的主动防腐效果主要体现在其缓释抗氧化反应的作用上。在一定温度范围内，锡阳极与锌阴极的接触过程中会产生大量氧化还原反应，导致铜表面的腐蚀速率逐渐增加。然而，由于Mg-A络合物的存在，可以有效阻挡锌阳极和锡阴极之间的氧化还原反应，维持铜表面的原电池状态，防止其过快地被腐蚀。另一方面，BTA-MG-A复合涂层的被动防腐效果则体现在其高效的吸湿解吸附能力和动态屏障功能上。BTA-MG-A中氮元素的引入，使得络合物能够在铜表面形成一层微观孔隙网络，吸收并储存水分，起到减小金属表面含水率和阻止电解质进入膜面的作用，同时在有氧环境下（如烟雾、甲烷等），也能在一定程度上吸附掉可能引发腐蚀的气体，进一步延缓腐蚀进程。这些优点在实际工程应用中得到了验证，铜设备的长期耐腐蚀性能显著提升。
结论与展望
综上所述，本次研究发现，采用络合物形式的苯并三唑（BTA）作为缓蚀剂，在铜表面构建高性能的MOF-SiO 2复合涂层，不仅能有效抑制铜表面的初始腐蚀，而且在应对各种环境条件下具有优良的主动/被动防腐效果。这对于减少金属材料的腐蚀损失，延长其使用寿命，以及推动铜工业向更绿色、更环保的方向发展具有重要意义。为进一步优化和推广该类新型镁基铝防锈涂层，研究人员需继续深入研究其本质机理，探索如何进一步提升其在高温、高浓度盐环境、高湿度和高速动力环境下的稳定性，同时考虑如何优化络合物的类型和组成，使其对各种有害物质具备更强的抵抗能力，最终实现金属防腐技术的全方位升级。此外，研究人员还需结合实际应用需求，优化涂层的配方设计，选择合适的原材料和生产工艺，实现涂层质量的可靠控制，确保其在市场上的竞争力。
总结来说，《Eco-Friendly Sustainable and Responsive High-Performance Benzotriazole-Metal Organic Frameworks/SiO 2Composite Coating with Active/Passive Corrosion Protection on Copper》这篇研究揭示了依托络合物形式的苯并三唑（BTA）为缓蚀剂，实现镁基铝层与铜表面协同防腐的一种新颖策略。这一研究不仅为我们提供了理论基础和实践指南，也为未来的金属防腐技术研发和工业应用指明了方向，预示着我们将在维护金属资源可持续利用的同时，进一步推进金属产业向着绿色环保的转型。
