本技术涉及一种高效制备Ce基LDH层状材料的方法及其应用。该方法通过混合Ce源、二价金属源、络合剂和结构导向剂进行反应,制备出具有大片层结构的改性金。该材料在多个领域具有潜在应用价值。
背景技术
防腐涂层中的防腐填料是涂层的重要组成部分,它们对于提高涂层的防腐性能、机械性能和耐久性具有重要作用,一般以无机填料为主。防腐填料的作用机制主要有以下几个方面:(1)物理屏障作用:提高涂层致密性,阻隔腐蚀介质。防腐填料能够填充涂层中的微小孔隙和裂缝,形成一层致密的物理屏障。这层屏障有效地阻隔了水、氧气、酸碱等腐蚀介质与金属基材的直接接触,从而减缓或阻止了腐蚀反应的发生。(2)化学稳定作用:抵抗化学腐蚀,中和腐蚀物质。防腐填料本身应具有良好的化学稳定性,能够抵抗酸碱、盐等化学介质的侵蚀。当这些化学介质试图渗透涂层时,填料能够作为一道化学屏障,减缓或阻止腐蚀反应的发生。某些特定的防腐填料还具有中和腐蚀物质的能力。例如,一些碱性填料能够中和酸性腐蚀介质,从而减缓腐蚀速度。
基于此,片层结构的防腐填料在企业界和学术界都受到了很多的关注,因为片层不仅更容易形成紧密堆叠,而且可以在一般的物理屏障的基础上,起到迷宫效应,使得腐蚀介质在渗透过程中需要绕过多个片层,从而大大延长了渗透时间,提高了涂层的防腐性能。因此,片层结构的防腐填料如玻璃鳞片、云母片、金属鳞片、石墨烯、LDH材料等都得到了广泛的应用。其中LDH类材料由于其纳米级的层状结构,除了物理屏障与化学阻隔之外,还可以借助其层状结构进行功能化调整,例如不仅能够有效负载缓蚀剂,而且可以通过离子交换的方式将具有缓蚀作用的阴离子插入LDH层间,从而赋予涂层优异的防腐性和自愈性能。目前,MgAl-LDH、ZnAl-LDH、CuAl-LDH等材料被制备且应用在防腐涂层中,基于现有LDH材料在防腐涂层中的良好表现,寻找新的LDH材料,更好的提升其防腐效果,一直是业内努力的方向之一。
目前,Ce基钝化层在金属腐蚀防护中得到了广泛的应用,是一种用于取代传统Cr基钝化层来提高材料耐腐蚀性能的有效物质,其作用主要是通过形成一层Ce基保护膜,将金属表面与外界腐蚀介质隔离,从而减缓或阻止金属的腐蚀过程。考虑到Ce离子对金属表面的钝化作用,将Ce元素引入到片层LDH结构材料中,进而作为涂层的防腐填料,将起到三重作用:(1)利用片层结构起到物理屏蔽作用;(2)在腐蚀环境中,Ce基LDH的碱性结构能够中和酸性腐蚀介质,从而减缓腐蚀速度;(3)释放出的Ce离子,可以作为钝化组分在金属表面形成钝化层,进一步提高腐蚀防护能力。但现有文献仅有少数合成了有关Ce的LDH材料,且多数用于光/电催化领域,例如:苏志峰.ZnCe-LDO异质结构催化剂的制备及其光催化性能研究[J].能源化工,2024,45(01):26-29;又例如:贾飞宏,郭宇晨,邹祥宇,等.Ni3S2@NiCe-LDH/NF电极的电催化析氧行为[J].材料热处理学报,2023,44(10):78-86.),所合成的LDH多为棒状材料,缺少大的片层结构,尚不足以用于涂层防腐填料。因此需要开发针对大片层的Ce基LDH的合成方法,以适用于涂层防腐填料。
实现思路