腐蝕和生物污染是海洋設(shè)備服務(wù)面臨的巨大挑戰(zhàn)。對于為海洋環(huán)境提供服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)設(shè)施來說，腐蝕是一個嚴重甚至難以管理的問題，特別是船舶和海上平臺的腐蝕。其次，附著在金屬基底上的生物污染物會加速金屬材料的腐蝕，稱為微生物影響腐蝕(MIC)。因此，為了應(yīng)對生物污染和腐蝕對金屬材料劣化的協(xié)同作用，迫切需要一種同時具有防污和防腐性能的智能涂料，以確保海洋工程和船舶使用的安全性和可靠性，從而減少重大災(zāi)害的發(fā)生，并延長海洋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的使用壽命。有機涂層是保護金屬免受腐蝕的首選技術(shù)，而環(huán)氧樹脂（EP）涂層因其顯著的化學(xué)惰性、電隔離性和強粘附性而被廣泛應(yīng)用于海洋環(huán)境的抗腐蝕研究中。EP涂層提供了物理屏障效應(yīng)，以保護金屬免受腐蝕，但固化過程中溶劑蒸發(fā)造成的微孔和缺陷使涂層無法提供長期保護。在聚合物樹脂中引入二維（2D）材料是目前提高涂層樣品耐腐蝕性的可行策略。在二維納米填料中，聚合物氮化碳（CN）是一個有前途的抗腐蝕候選材料，因為它易于制造，成本低廉，無毒性，而且穩(wěn)定性突出。此外，由于CN的半導(dǎo)體性質(zhì)，它在光照下可以產(chǎn)生電子孔對，與涂層表面吸附的H2O和O2接觸產(chǎn)生活性氧和氧物種，它可以氧化微生物，這表明CN基填料在開發(fā)防腐和防生物污損方面有很大潛力。聚苯胺（PANI）憑借其結(jié)構(gòu)的正電勢，PANI可以與藻類細胞壁的負電荷相互作用，破壞細胞壁結(jié)構(gòu)，防止其粘附在含有PANI的復(fù)合涂層的表面。
圖1 PANI@CN/EP復(fù)合涂層的制備方法
圖2. PANI@CN復(fù)合物的基本表征：（a, b）TEM，（c）XRD光譜，（d）Raman光譜，（e）C1s譜，（f）C1s譜。
圖3. PANI@CN/EP復(fù)合涂層的抗腐蝕性能測試:（a, b）OCP，（c）Tafel，（d）Tafel擬合參數(shù)，（d, e, f）浸泡1天的阻抗圖譜，（g, h, i）浸泡60天的阻抗圖譜。
圖4. 72小時的鹽霧測試結(jié)果
圖5. 涂層抗生物污損性能測試
圖6. 涂層抗腐蝕抗生物污損機理
當陽光照射在PANI@CN/EP涂層的表面時，涂層中的PANI@CN可以被激發(fā)，產(chǎn)生大量的光生電子-空穴對。部分光誘導(dǎo)的電子會聚在碳鋼基材的表面，形成陰極保護，從而提高涂層的耐腐蝕性。此外，分散在涂層中的PANI@CN可以延長腐蝕離子穿透涂層的路徑，提供一定的物理屏蔽作用，增加涂層的耐腐蝕性。同時，光誘導(dǎo)的電子和空穴對可以結(jié)合H2O和O2形成活性物質(zhì)（·OH和·O2-），對海水中游離的藻類物質(zhì)有一定的滅活作用，防止藻類（P. globose和S. costatum）的附著，這對進一步提高防腐效果也起到了積極作用。
文章第一作者為江蘇科技大學(xué)能源與動力學(xué)院郭峰副教授，通訊作者為施偉龍副教授與楊興林教授。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2023.107512
作者簡介
郭峰，2018年博士畢業(yè)于長安大學(xué)市政工程，現(xiàn)任江蘇科技大學(xué)副教授，碩士生導(dǎo)師，中國感光學(xué)會光催化專業(yè)委員會會員，江蘇省環(huán)境科學(xué)學(xué)會會員, 新加坡維澤專家?guī)欤╒E）材料科學(xué)專家委員會會員。長安大學(xué)市政工程專業(yè)博士畢業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位。主要從事g-C3N4基復(fù)合光催化材料的設(shè)計、構(gòu)筑以及光催化性能等方面的研究工作。主持國家自然科學(xué)基金項目，江蘇省青年基金項目，江蘇省“青藍工程”優(yōu)秀骨干教師人才項目，校級深藍杰出人才項目等10余項。近年來，共計以第一作者或通訊作者發(fā)表90篇SCI收錄論文，其中一區(qū)SCI論文44篇（影響因子≥10的 15篇），二區(qū)論文17篇，ESI高被引論文26篇，ESI熱點論文5篇，1篇獲得Inorganic Chemistry Frontiers期刊2020年度最佳論文，榮獲國際學(xué)術(shù)獎“最佳研究者”獎，H-index 43，國家授權(quán)發(fā)明專利3項。榮獲鎮(zhèn)江市“出彩教育人”、校“優(yōu)秀教師”、本創(chuàng)“優(yōu)秀指導(dǎo)教師”、省級競賽“優(yōu)秀指導(dǎo)教師”等稱號，相關(guān)工作發(fā)表在《Applied Catalysis B: Environmental》、《Chemical Engineering Journal》、《Journal of Hazardous Materials》、《Applied Surface Science》、《Journal of Alloys and compounds》、《Separation and Purification Technology》等高水平雜志。此外，擔任《Frontiers in Chemistry》客座主編以及《Journal of Hazardous Materials》、《Journal of Alloys and Compounds》、《Separation and Purification Technology》等十余個國際期刊審稿人。
施偉龍，華中科技大學(xué)博士，鄭州大學(xué)博士后，現(xiàn)任江蘇科技大學(xué)副教授，碩士生導(dǎo)師，中國感光學(xué)會光催化專業(yè)委員會會員，江蘇省復(fù)合材料學(xué)會會員，江蘇省環(huán)境科學(xué)學(xué)會會員，江蘇省材料學(xué)會會員。主要從事碳基（碳點、氮化碳）復(fù)合光催化材料的設(shè)計、構(gòu)筑以及光催化性能（降解、分解水制氫、防腐及海水淡化）等方面的研究工作。相關(guān)工作發(fā)表在Appl. Catal. B: Environ., Chem. Eng. J., ACS Appl. Mater. Interface, J. Mater. Chem A/B，Renew. Energy, Comp. Part B, J. Hazard. Mater., Sep. Purif. Technol., Inorg. Chem. Front., Appl. Surf. Sci.,等高水平雜志。截止目前，共計以第一作者或通訊作者發(fā)表93篇SCI收錄論文，其中一區(qū)SCI論文44篇（影響因子≥10的15篇），二區(qū)論文26篇，ESI高被引論文30篇，ESI熱點論文12篇，1篇獲得Inorganic Chemistry Frontiers期刊2020年度最佳論文，H-index 46。受理發(fā)明專利2項。榮獲國際復(fù)合材料“最佳研究者”獎，入選2022年全球前2%頂尖科學(xué)家榜單（World’s Top 2% Scientists 2022）、現(xiàn)主持國家自然科學(xué)基金青年、江蘇省“雙創(chuàng)博士”、“科技副總”人才項目、河南省博士后科研項目啟動資助、河北省水資源可持續(xù)利用與開發(fā)實驗室開發(fā)基金、江蘇省產(chǎn)學(xué)研項目等10余項。此外，擔任《Frontiers in Chemistry》、《Catalysts》雜志客座主編、《Photocatalysis and Photochemistry》雜志青年編委、《當代化工研究》期刊編委以及《Applied Catalysis B: Environmental》、《ACS Catalysis》、《Journal of Hazardous Materials》、《Journal of Alloys and Compounds》、《Separation and Purification Technology》等十余個國際Top期刊審稿人。
楊興林，男，工學(xué)博士，教授，碩士研究生導(dǎo)師；中國造船工程學(xué)會輪機委員會柴油機分會副主任委員，江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程江蘇省 優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項目輪機設(shè)備與系統(tǒng)設(shè)計制造及性能優(yōu)化方向帶頭人，《內(nèi)燃機學(xué)報》、《江蘇科技大學(xué)學(xué)報》、《江蘇船舶》期刊編委。先后曾擔任江蘇科技大 學(xué)研究生部副主任，黨委研究生工作部部長，船舶與海洋工程學(xué)院黨委書記等職，多次榮獲江蘇省“優(yōu)秀共產(chǎn)黨員”、省“研究生教育管理先進工作者”、校“優(yōu)秀教育工作者”、！皟(yōu)秀共產(chǎn)黨員”及校“三育人獎”等榮譽稱號。年來在《中國造船》、《內(nèi)燃機學(xué)報》、《機械科學(xué)與技術(shù)》、《船舶工程》等學(xué)術(shù)刊物上公開發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇；先后主持與參與了近30項科研課題的研究，獲省部級以上科技進步三等獎3項，機械工業(yè)學(xué)會三等獎1項，江蘇省鎮(zhèn)江市科技進步一等獎1項，江蘇科技大學(xué)教學(xué)成果二等獎1項，高教研究成果三等獎1 項；先后完成項目科研經(jīng)費六百多萬元。目前承擔有《船舶新型空調(diào)制冷系統(tǒng)》、《無油泵制冷壓縮機研發(fā)》、《氣密裝置漏氣規(guī)律研究》國防重點型號攻關(guān)合同項目等6個課題的研究與開發(fā)。
