氧化石墨烯是一種具有優(yōu)異的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性的新型材料，它的比表面積高且防水性好，廣泛應(yīng)用在各個(gè)研究領(lǐng)域。然而，直接由金屬表面生長(zhǎng)得到的單層或薄層氧化石墨烯涂層，其防腐性較差，一旦出現(xiàn)任何缺陷，氧化石墨烯的導(dǎo)電性能會(huì)顯著促進(jìn)電蝕。極大的限制和阻礙了氧化石墨烯的潛在應(yīng)用。

    離子液體（IL）具有溶解度好、難揮發(fā)且環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是制備和調(diào)控各種納米復(fù)合材料的一種常用化合物。中國(guó)科學(xué)院寧波材料所的王立平課題組合成了一種離子液體緩蝕劑，將N-（3-氨基丙基）-3-癸基咪唑離子液體以共價(jià)鍵形式結(jié)合在氧化石墨烯納米片中，制備了一種離子液體-氧化石墨烯（IL-GO）新型納米復(fù)合材料。

圖1. N-（3-氨基丙基）-3-癸基咪唑溴鹽的合成路線圖（圖片來(lái)源：Nanoscale）

圖2. IL-GO混合材料的制備示意圖（圖片來(lái)源：Nanoscale）

    作者使用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、拉曼光譜（Raman）和X射線光電子能譜（XPS）等儀器對(duì)IL-GO復(fù)合材料的性能及結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明，選用的咪唑離子液體成功地以共價(jià)鍵結(jié)合的形式附著在氧化石墨烯納米片的表面。

圖3. IL-GO的（a）FTIR和（b）Raman光譜圖；（c）GO和IL-GO的XPS譜圖；（d）IL-GO的C1sXPS譜圖（圖片來(lái)源：Nanoscale）

    此外，使用透射電鏡（TEM）和掃描探針顯微鏡（SPM）驗(yàn)證了IL-GO在水中的分散性很好，與聚合物基體也具有相容性。即使合成的IL-GO復(fù)合納米材料厚度約為3 nm，可在水中穩(wěn)定分散。

    圖4. （a）rGO和（b）IL-GO混合材料的TEM圖像；（c）IL-GO混合材料的SPM圖像（圖片來(lái)源：Nanoscale）

    最后，采用電化學(xué)阻抗譜（EIS）對(duì)制備的IL-GO復(fù)合納米材料的耐蝕性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。電化學(xué)阻抗譜的結(jié)果表明，IL-GO有效地提高了環(huán)氧基水性涂料的耐腐蝕性能。并通過(guò)掃描振動(dòng)電極技術(shù)（SVET）驗(yàn)證了IL的抑制作用，表明分散作用良好的IL-GO復(fù)合納米材料作為一種新型的防腐添加劑可以顯著提高復(fù)合涂層的防腐性能。

    圖5. 涂有浸泡在3.5 wt% NaCl溶液中的（a）純環(huán)氧樹脂；（b）rGO0.5%和（c）IL-GO0.5%涂層的SVET圖（圖片來(lái)源：Nanoscale）

    作者還將0.5 wt%的IL-GO加入水性環(huán)氧樹脂涂層中，涂層的防腐性也能得到顯著提高。SVET技術(shù)與電化學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合給出原因：這是一種氧化石墨烯納米片的難滲透性和咪唑基離子液體的抑制作用協(xié)同發(fā)揮的協(xié)同作用。

    總的說(shuō)來(lái)，文章中強(qiáng)調(diào)了IL所發(fā)揮的雙重作用：（1）它促進(jìn)氧化石墨烯在聚合物基體中的分散作用，并有助于氧化石墨烯發(fā)揮其難滲透的阻隔性能；（2）IL使混合材料具有緩蝕作用。除此之外，本研究開發(fā)的IL-GO復(fù)合材料還能夠廣泛應(yīng)用于電磁干擾屏蔽和抗靜電抗菌涂料等領(lǐng)域。

    原文鏈接：

    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

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