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  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(duì)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(lái)說(shuō)，腐蝕是一個(gè)嚴(yán)重甚至難以管理的問(wèn)題，特別是船舶和海上平臺(tái)的腐蝕。其次，附著在金屬基底上的生物污染物會(huì)加速金屬材料的腐蝕，稱(chēng)為微生物影響腐蝕(MIC)。因此，為了應(yīng)對(duì)生物污染和腐蝕對(duì)金屬材料劣化的協(xié)同作用，迫切需要一種同時(shí)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(zhǎng)海洋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的使用壽命。有機(jī)涂層是保護(hù)金屬免受腐蝕的首選技術(shù)，而環(huán)氧樹(shù)脂（EP）涂層因其顯著的化學(xué)惰性、電隔離性和強(qiáng)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(hù)金屬免受腐蝕，但固化過(guò)程中溶劑蒸發(fā)造成的微孔和缺陷使涂層無(wú)法提供長(zhǎng)期保護(hù)。在聚合物樹(shù)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(gè)有前途的抗腐蝕候選材料，因?yàn)樗子谥圃�，成本低廉，無(wú)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(duì)，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(kāi)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(shì)，PANI可以與藻類(lèi)細(xì)胞壁的負(fù)電荷相互作用，破壞細(xì)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(cè)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(shí)的鹽霧測(cè)試結(jié)果

圖5. 涂層抗生物污損性能測(cè)試

圖6. 涂層抗腐蝕抗生物污損機(jī)理

  當(dāng)陽(yáng)光照射在PANI@CN/EP涂層的表面時(shí)，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(duì)。部分光誘導(dǎo)的電子會(huì)聚在碳鋼基材的表面，形成陰極保護(hù)，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(zhǎng)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(shí)，光誘導(dǎo)的電子和空穴對(duì)可以結(jié)合H₂O和O₂形成活性物質(zhì)（·OH和·O₂^-），對(duì)海水中游離的藻類(lèi)物質(zhì)有一定的滅活作用，防止藻類(lèi)（P. globose和S. costatum）的附著，這對(duì)進(jìn)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(dòng)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(jiǎn)介

  郭峰，2018年博士畢業(yè)于長(zhǎng)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(guó)感光學(xué)會(huì)光催化專(zhuān)業(yè)委員會(huì)會(huì)員，江蘇省環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)員, 新加坡維澤專(zhuān)家?guī)欤╒E）材料科學(xué)專(zhuān)家委員會(huì)會(huì)員。長(zhǎng)安大學(xué)市政工程專(zhuān)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(jì)、構(gòu)筑以及光催化性能等方面的研究工作。主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，江蘇省青年基金項(xiàng)目，江蘇省“青藍(lán)工程”優(yōu)秀骨干教師人才項(xiàng)目，校級(jí)深藍(lán)杰出人才項(xiàng)目等10余項(xiàng)。近年來(lái)，共計(jì)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(diǎn)論文5篇，1篇獲得Inorganic Chemistry Frontiers期刊2020年度最佳論文，榮獲國(guó)際學(xué)術(shù)獎(jiǎng)“最佳研究者”獎(jiǎng)，H-index 43，國(guó)家授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng)。榮獲鎮(zhèn)江市“出彩教育人”、�！皟�(yōu)秀教師”、本創(chuàng)“優(yōu)秀指導(dǎo)教師”、省級(jí)競(jìng)賽“優(yōu)秀指導(dǎo)教師”等稱(chēng)號(hào)，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(dān)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(gè)國(guó)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(guó)感光學(xué)會(huì)光催化專(zhuān)業(yè)委員會(huì)會(huì)員，江蘇省復(fù)合材料學(xué)會(huì)會(huì)員，江蘇省環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)員，江蘇省材料學(xué)會(huì)會(huì)員。主要從事碳基（碳點(diǎn)、氮化碳）復(fù)合光催化材料的設(shè)計(jì)、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(jì)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(diǎn)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(zhuān)利2項(xiàng)。榮獲國(guó)際復(fù)合材料“最佳研究者”獎(jiǎng)，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(guó)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(xiàng)目、河南省博士后科研項(xiàng)目啟動(dòng)資助、河北省水資源可持續(xù)利用與開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)基金、江蘇省產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目等10余項(xiàng)。此外，擔(dān)任《Frontiers in Chemistry》、《Catalysts》雜志客座主編、《Photocatalysis and Photochemistry》雜志青年編委、《當(dāng)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(gè)國(guó)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(guó)造船工程學(xué)會(huì)輪機(jī)委員會(huì)柴油機(jī)分會(huì)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(shì)學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目輪機(jī)設(shè)備與系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造及性能優(yōu)化方向帶頭人，《內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)》、《江蘇科技大學(xué)學(xué)報(bào)》、《江蘇船舶》期刊編委。先后曾擔(dān)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(zhǎng)，船舶與海洋工程學(xué)院黨委書(shū)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(jìn)工作者”、�！皟�(yōu)秀教育工作者”、�！皟�(yōu)秀共產(chǎn)黨員”及校“三育人獎(jiǎng)”等榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)。年來(lái)在《中國(guó)造船》、《內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)》、《機(jī)械科學(xué)與技術(shù)》、《船舶工程》等學(xué)術(shù)刊物上公開(kāi)發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇；先后主持與參與了近30項(xiàng)科研課題的研究，獲省部級(jí)以上科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)3項(xiàng)，機(jī)械工業(yè)學(xué)會(huì)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，江蘇省鎮(zhèn)江市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，江蘇科技大學(xué)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，高教研究成果三等獎(jiǎng)1 項(xiàng)；先后完成項(xiàng)目科研經(jīng)費(fèi)六百多萬(wàn)元。目前承擔(dān)有《船舶新型空調(diào)制冷系統(tǒng)》、《無(wú)油泵制冷壓縮機(jī)研發(fā)》、《氣密裝置漏氣規(guī)律研究》國(guó)防重點(diǎn)型號(hào)攻關(guān)合同項(xiàng)目等6個(gè)課題的研究與開(kāi)發(fā)。