[發明專利]多級結構碳材料及其制備方法和防腐涂料

有效

• 申請號: 202111487722.0
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114163862B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 杜濤;張艷;葉佐偉;唐婕;林錦盛;黃友元
• 申請（專利權）人: 深圳貝特瑞鈉電新材料科技有限公司
• 主分類號: C09D5/08
• 分類號: C09D5/08;C09D5/44;C09D5/10;C08K9/12;C08K3/04
• 代理公司: 北京匯思誠業知識產權代理有限公司 11444
• 代理人: 錢嫻靜

本發明公開了一種多級結構碳材料、添加多級結構碳材料的光陰極防腐涂料及相應的制備方法。首先通過軟模板和高溫碳化方法，合成高導電性及高比面積的三維花狀導電碳材料，然后通過水熱法在其二維花瓣狀碳片上原位合成零維石墨烯量子點，形成多級結構碳材料；然后以添加該多級結構碳材料的光陰極防腐涂料為表層涂料，以石墨烯/鋅粉涂料作為底層涂料制備防腐涂料。通過附加一層光陰極保護作用，整體延長涂層的防腐性能。光陰極涂層產生的光生電子可經過石墨烯遷移到金屬表面，降低金屬的腐蝕電位而達到防腐的效果，由于受光的驅動會有大量的電子產生，因此即使涂層局部出現破損，與金屬失電子被腐蝕的趨勢相比，其得電子被保護的趨勢仍然占優勢。

技術領域

本發明涉及防腐涂料技術領域，尤其涉及一種多級結構碳材料及其制備方法、添加該多級結構碳材料的光陰極防腐涂料及其制備方法、以及包含該光陰極防腐涂料的防腐涂料。

背景技術

金屬防腐主要包括物理防腐和化學防腐。其中，物理防腐是指在金屬表面制備一層阻隔層，使金屬與外界腐蝕介質隔絕而達到防腐的效果；化學防腐是指通過各種手段向金屬表面導入電子，使金屬的腐蝕電位降低而被保護。

石墨烯作為二維片狀納米材料，目前被應用于阻隔型及電化學防護型兩種防腐涂層中。一方面，石墨烯二維片層結構可以提高涂層的物理防腐特性；然而，對于純阻隔性防腐涂層來說，一旦腐蝕介質滲透到涂層金屬界面或者涂層發生破損，石墨烯會加速金屬基體的腐蝕，無法起到長期防護的目的。另一方面，對于導電型富鋅防腐涂層來說，石墨烯的導電性有利于提高鋅的有效利用率，提高陰極保護效能；然而，石墨烯的分散問題和氧化鋅的阻隔問題使得其實際防腐效果依然不夠理想。

基于此,有必要尋找一種既節約能源，又能長期對金屬保護的新型高效的防腐材料以解決石墨烯在阻隔型及電化學防護型兩種涂層中的防護難題。

發明內容

鑒于此，本發明提供一種具有優異阻隔性能的多級結構碳材料及其制備方法，以及包含該多級結構碳材料的光陰極防腐涂料，以使得該防腐涂料兼具物理防腐和化學防腐的雙重效果，延長涂層的防腐效果并降低成本。

根據本發明的一個方面，提供一種多級結構碳材料，所述多級結構碳材料包括花狀導電碳材料及負載在所述花狀導電碳材料表面的石墨烯量子點。

在本發明提供的多級結構碳材料中，述多級結構碳材料包括如下特征(1)～(4)中的至少一種：

(1)所述花狀導電碳材料的直徑為500nm～1000nm；

(2)所述石墨烯量子點的尺寸為5nm～20nm；

(3)所述花狀導電碳材料包括多個二維碳片；

(4)所述二維碳片的長度為100nm～200nm，寬度為100nm～200nm，厚度為1nm～5nm。

在本發明提供的多級結構碳材料中，以所述多級結構碳材料的質量為100％計，所述石墨烯量子點的含量為1％～5％。

在本發明提供的多級結構碳材料中，所述石墨烯量子點包括氮摻雜或硫摻雜中的至少一種。

在本發明提供的多級結構碳材料中，所述石墨烯量子點與所述花狀導電碳材料的表面形成化學鍵，所述化學鍵包括C＝C或C-C。

根據本發明的另一方面，還提供用于制備根據如上所述的多級結構碳材料的制備方法，包括以下步驟：

將糖類有機物、表面活性劑和極性溶劑混合，得到第一混合液，將所述第一混合液進行溶劑熱反應，得到花狀碳材料；

將所述花狀碳材料在保護性氣體氛圍下進行煅燒反應，得到花狀導電碳材料；及

將所述花狀導電碳材料、多環芳烴溶液和堿溶液混合，得到第二混合液，將所述第二混合液進行水熱反應，得到所述多級結構碳材料。