Amélioration de l'anti

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 10660 (2022) Citer cet article

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Dans cette étude, un nanoconteneur poreux à partir d'un nanocomposite UiO-66-NH2/CNTs avec d'excellentes caractéristiques de barrière a été construit à travers une structure organique métallique à base de Zr fonctionnalisée par une amine. La caractérisation des nanomatériaux préparés a été réalisée à l'aide de différentes analyses telles que FTIR, XRD, SEM, EDS, TEM et BET et les résultats ont prouvé la synthèse réussie du nanocomposite UiO-66-NH2/CNTs. Les performances de protection contre la corrosion des panneaux revêtus ont été étudiées par spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS), brouillard salin et mesure de l'angle de contact. Les résultats de l'EIS ont révélé que le revêtement non modifié et contenant de l'UiO-66-NH2 dans un électrolyte à 3,5 % en poids de NaCl avait échoué après 45 jours, mais que la corrosion était négligeable dans le revêtement UiO-66-NH2/NTC en raison des valeurs élevées de résistance des pores même après 45 jours. Les mesures de brouillard salin et d'angle de contact ont confirmé que le revêtement contenant des UiO-66-NH2/CNT agit comme une barrière efficace contre l'environnement salin humide, même à de longues durées d'exposition. Ceci est attribué à une dispersion uniforme dans la matrice époxy et à la formation d'un revêtement nanocomposite uniforme.

En tant que matériau prometteur pour empêcher les ions et les molécules d'eau d'atteindre la surface des métaux, les revêtements polymères agissent comme une barrière physique. Les résines époxy pourraient être considérées comme un groupe de polymères thermodurcissables distingués avec des caractéristiques exceptionnelles d'excellente résistance à l'humidité, une résistance remarquable aux solvants, d'excellentes propriétés mécaniques et thermiques et de grandes propriétés d'adhérence à diverses surfaces métalliques et non métalliques. En raison de ses excellentes propriétés, ce matériau a été utilisé dans un large éventail d'industries, notamment la construction aéronautique, l'industrie automobile et les industries pétrolières. Néanmoins, souffrant de certaines faiblesses saillantes telles qu'une mauvaise performance de déviation des fissures et une fragilité, il ne pouvait pas être utilisé dans de nombreuses applications1,2. Par conséquent, trouver une alternative appropriée à la résine époxy parmi les revêtements organiques est un défi car ces matériaux ne sont pas étanches et totalement parfaits. Par conséquent, dans un environnement corrosif, les métaux ne peuvent pas être conservés pendant une longue période. La formation de défauts (à l'échelle microscopique) dans la structure des revêtements est presque inévitable. La situation s'aggrave lorsque le matériau est conçu pour une application extérieure où il subit des conditions difficiles et incontrôlées. En contournant le matériau de revêtement, les défauts structurels entraînent la corrosion du métal. Afin d'éviter ce genre de problème, une nouvelle génération de revêtement avec la capacité d'anti-corrosion a été construite. La capacité de protection pourrait être améliorée par l'ajout de nano/micro-additifs à la structure des revêtements à base d'époxy. Diverses recherches ont porté sur la construction de nanocomposites de haute qualité avec d'excellentes caractéristiques mécaniques et thermiques3,4,5. Une grande variété de nanocharges sont étudiées et choisies pour améliorer la protection des revêtements. Par exemple, certaines des nanocharges à base de carbone sont : les nanotubes de carbone6,7, le graphène et l'oxyde de graphène8,9, les nanomatériaux inorganiques tels que le LDH10, le fullerène11, l'halloysite12 et l'argile13, etc.

Au cours des dernières décennies, un groupe de matériaux poreux à structure 3D a été largement étudié et développé de manière significative. Depuis leur introduction en tant que matériaux à structure nanoporeuse, aux propriétés modifiables en remplaçant ses ligands et aux surfaces étonnamment grandes, les structures métallo-organiques (MOF) ont attiré de nombreuses attentions14,15,16,17,18,19. De plus, ces matériaux poreux ont été considérés comme des candidats prometteurs pour la fabrication de revêtements anti-corrosion avec une capacité de barrière. En outre, non seulement les revêtements obtenus empêcheront correctement la corrosion, mais il a également été observé qu'ils sont relativement imperméables. Malheureusement, de rares rapports ont pu être trouvés couvrant l'application des MOF dans la fabrication de revêtements anticorrosion ou leur application en tant que couche protectrice20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31. À cet égard, certains travaux introduisent des MOF nus dotés d'une résistance à la corrosion sans nécessiter de modifications post-synthétiques. Roy et al.32 ont synthétisé une structure poreuse supramoléculaire tridimensionnelle Zn(OPE-C18)0.2H2O (NMOF-1) avec des angles de contact avec l'eau élevés et une résistance à la corrosion. Dans une autre étude, Zhang et al.27 ont pris l'initiative d'étudier l'application potentielle du ZIF-8, l'un des MOF hydrophobes et stables à l'eau les plus largement étudiés, dans l'industrie anticorrosion. Etaiw et al.23 ont obtenu des cristaux bruns du MOF (AgCN)4(qox)2 et l'ont utilisé comme inhibiteur de corrosion pour l'acier C dans une solution de HCl 1 M. Récemment, Fouda et al.33 ont préparé des MOF à base d'argent comme inhibiteurs de corrosion dans un environnement acide et Kumaraguru et al.29 ont rapporté la préparation de MOF de nickel, de cuivre et de cobalt utilisant les sels métalliques correspondants et l'acide trimésique comme ligand et leurs propriétés anticorrosion.

Bien que les MOF soient extrêmement poreux (ont généralement un espace vide de plus de 40%), pratiques et appropriés pour de nombreuses applications. Les propriétés mécaniques des MOF développés doivent encore être comprises en détail. Ayant une pléthore de caractéristiques exceptionnelles comme une faible densité, une surface remarquable et une structure poreuse modifiable, les MOF ont été intégrés dans divers domaines. Parmi eux, l'adsorption34,35,36,37, la catalyse38,39,40,41,42 et la photocatalyse43,44,45,46,47 pourraient être citées. Par conséquent, les matériaux composites sophistiqués pourraient être fabriqués à l'aide de MOF et de leurs propriétés mécaniques et thermiques uniques48,49 et de leurs caractéristiques anti-corrosion50,51. Ma et al.52 ont ajouté Sn-MOF@PANI et ont observé que les caractéristiques mécaniques et thermiques des revêtements composites époxy étudiés s'amélioraient. De même, Zhang et al.53 ont montré que la résistance au feu du revêtement époxy était significativement intensifiée suite à l'hybridation entre les MOF et les nanofeuilles de GO.

Ces dernières années, la stabilité thermique, la haute résistance lorsqu'elle est exposée aux forces de cisaillement, la structure nanométrique et la surface notable des MOF à base de zirconium ont captivé l'imagination du chercheur, en particulier pour certaines applications telles que la séparation de divers composants et l'administration de médicaments54,55,56,57,58,59. Dans des études récentes, les MOF à base de zirconium ont retenu l'attention en raison de leur module d'élasticité (G) / module de cisaillement élevé (plus de 13 GPa) par rapport aux autres MOF. Par exemple, il a été constaté que les MOF à base de Zr ont généralement une valeur de module de cisaillement d'environ 5 à 10 fois celle d'autres MOF bien connus comme le ZIF-8. De plus, les MOF à base de Zr ont des structures mécaniquement, chimiquement et thermiquement stables en raison de nombreux nœuds organiques-inorganiques entre les atomes de Zr et le 2-ATA. Ayant une parfaite coordination entre les parties organiques et inorganiques, les MOF à base de zirconium bénéficient de caractéristiques mécaniques exceptionnelles et d'une structure stable lorsqu'ils subissent une contrainte de cisaillement57. Sai et al.60 ont examiné l'effet des amas de Zr6O4(OH)4 et de l'acide 1,4-benzodicarboxylique, en tant que nœud métallique et ligands organiques, respectivement, sur la stabilité thermique du MOF synthétisé au feu. De même, Guo et al.49 ont mené des recherches sur la couverture des NTC avec des particules de SiO2@UiO-66 et il a été constaté que leur résistance aux flammes s'améliorait considérablement et que le revêtement époxy agissait avec succès comme un inhibiteur organique-inorganique contre le problème de corrosion. Afin de protéger les métaux contre la corrosion, les scientifiques ont synthétisé de nouveaux revêtements à base de NTC connus sous le nom de revêtements superhydrophobes (SHC)61. Il convient de mentionner que les interactions limitées entre les chaînes polymères et les NTC utilisés dans la structure de l'époxy et la faible dispersion des NTC dans la matrice des revêtements époxy sont difficiles. Par conséquent, il est de la plus haute importance de contrôler l'enchevêtrement des NTC et leur dispersion uniforme dans le revêtement final. La modification de surface des NTC est un moyen pratique de réduire l'interaction des nanotubes. Une pléthore d'approches vient de se concentrer sur l'amélioration des propriétés de prévention de l'oxygène/eau/ions des revêtements haute performance qui sont remplis de NTC améliorés sous la forme d'un additif nanocomposite.

Compte tenu des préoccupations ci-dessus, les composites à base d'UiO-66-NH2 et de NTC peuvent fournir les propriétés anti-corrosion. Certains composites UiO-66-NH2/CNTs ont été synthétisés pour diverses applications telles que la fabrication de transistors62, la séparation de colorants63, la détection électrocatalytique64,65 et la réduction photocatalytique du CO266. Au meilleur de notre connaissance, le rapport concernant la décoration de l'UiO-66-NH2 avec des NTC reste à étudier. Dans l'étude présentée, visant à combler la lacune mentionnée dans la littérature, les auteurs ont fabriqué un nanocomposite UiO-66-NH2/CNTs pour permettre au revêtement époxy d'agir comme un revêtement anti-corrosion. Afin d'atteindre ces objectifs, un MOF à base de Zr fonctionnalisé par un groupe amine a été utilisé. Les propriétés des MOF/CNT développés ont été analysées par diverses méthodes, telles que FTIR, XRD, SEM, EDS, TEM et BET. Ensuite, des tests de spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS), de brouillard salin et de mesure d'angle de contact ont été appliqués sur les CNT, UiO-66-NH2 et UiO-66-NH2/CNT incorporant des composites époxy pour analyser leurs performances dans leurs caractéristiques anti-corrosion.

Le tétrachlorure de zirconium (ZrCl4, 98%) et l'acide 2-aminotéréphtalique (ATA, 99%) ont été utilisés comme précurseurs métalliques et organiques du MOF, respectivement achetés chez Sigma-Aldrich. Les solvants utilisés, y compris le méthanol, le N, N-diméthylformamide (DMF, 99 %), l'acide nitrique (HNO3, 68 %), l'acide sulfurique (H2SO4, 98 %) et l'acide acétique (HAc, 98 %) ont été fournis par la société Merck. Les nanotubes de carbone ont été achetés auprès de PlasmaChem GmbH et utilisés sans autre purification. La résine époxy (Araldite GZ7 7071X75 : teneur en solides : 74–76 %, valeur époxy : 0,15–0,17, densité : 1,08 g/cm3) a été achetée auprès de Saman Co. En outre, un agent de durcissement amido polyamide à base de CRAYAMID 115 (Arkema Co.) a été utilisé comme agent de durcissement. Dans ce travail de recherche, l'acier doux (CK10) a été utilisé comme substrat. La composition chimique (% en poids) de l'acier était la suivante : 0,1 % en poids de C, 0,45 % en poids de Mn, ma × 0,4 % en poids de Si et environ 99 % en poids de Fe. Des panneaux d'acier ont été découpés aux dimensions de 30 × 20 × 1 mm et 80 × 50 × 1 mm. Ensuite, la surface a été polie avec du papier SiC de granulométrie graduée allant de 120 à 1500 pour obtenir une surface brillante puis nettoyée par ultrasons dans un mélange d'acétone et d'éthanol pendant 10 min. Enfin, les échantillons ont été lavés à l'eau distillée puis séchés à l'air.

Principalement, le tétrachlorure de zirconium (0,095 g) et le ligand fonctionnalisé amino, NH2-BDC (0,067 g) ont été dissous séparément dans 15 ml de solvant DMF pendant 15 min en utilisant des vibrations ultrasonores. Ensuite, la solution d'ions Zr4+ a été mélangée avec la solution de ligand contenant 2 ml d'acide acétique. Ensuite, le mélange final a été agité pendant une heure, puis a été déplacé dans un autoclave (acier inoxydable revêtu de téflon) et a été chauffé à 120 °C dans le four pendant 24 h. Enfin, le mélange a été refroidi, centrifugé et lavé plusieurs fois avec du méthanol et séché à 70°C pour obtenir la poudre UiO-66-NH2.

Pour préparer le nanocomposite hybride UiO-66-NH2/CNTs, les parois des nanotubes de carbone ont été principalement modifiées avec des groupes carboxyle chargés négativement (COOH-). Cet acte a été effectué en dispersant de la poudre de NTC (1 g) dans le mélange d'acide sulfurique et de solution d'acide nitrique (100 ml) à l'aide d'un instrument à ultrasons, suivi d'un reflux à 80 ° C pendant la nuit. Ensuite, les NTC fonctionnalisés ont été filtrés et lavés avec de l'eau déminéralisée jusqu'à ce qu'un pH de 6 soit atteint. Après cela, le gâteau de filtre a été séché pendant 24 h à 70 ° C pour la procédure suivante. Semblable à la méthode mentionnée pour synthétiser des cristaux UiO-66-NH2, un nanocomposite hybride UiO-66-NH2/CNTs a été préparé. Par conséquent, les NTC modifiés ont été dispersés dans la solution de DMF (15 ml) contenant du chlorure de zirconium et un ligand d'acide 2-aminotéréphtalique agité pendant une heure. Ensuite, les mélanges finaux ont été transférés dans un autoclave en acier inoxydable et chauffés à 120 ° C pendant 24 h. Enfin, le mélange a été refroidi, centrifugé et lavé plusieurs fois avec du méthanol et séché à 70 ° C pour obtenir le nanocomposite UiO-66-NH2/CNTs pour d'autres tests expérimentaux. La figure S1 montre un schéma du processus de synthèse du nanocomposite hybride UiO-66-NH2@CNTs.

Pour étudier l'effet du matériau composite synthétisé sur le comportement électrochimique du revêtement époxy, 0,5 % en poids de chaque matériau a été distribué dans le mélange de résine époxy et de durcisseur polyamide (dans un rapport de 5/2 w/w) par le biais d'une procédure assistée par ultrasons. Le mélange époxy/polyamide a été dilué pour réduire la viscosité. Le revêtement époxy avec 0,5 % en poids de matériaux synthétisés a été appliqué sur des tôles d'acier par un applicateur de film. Les échantillons revêtus ont été conservés à 25 °C pendant 24 h puis durcis à 80 °C pendant 1 h. L'épaisseur sèche du revêtement était d'environ 50 µm.

L'empreinte digitale et les groupes fonctionnels structuraux des matériaux ont été déterminés à l'aide de la spectroscopie infrarouge à émetteur de Fourier (FTIR, Perkin-Elmer, Spectrum One, USA). La diffraction des rayons X (XRD, PANalytical, Pays-Bas) a été utilisée pour distinguer la structure cristalline et les données ont été recueillies par le diffractomètre avancé Bruker D8 utilisant une source de rayonnement Cu/Kα et une tension de 40 kV, 40 mA et 1,54056 Å. L'échantillon a été balayé entre 5 et 65,95 degrés 2θ, par pas de 0,01° à une vitesse de 0,01° 2θ/seconde. La microscopie électronique à balayage (SEM) (LEO 1455VP, Oxford, Royaume-Uni) et la microscopie électronique à transmission (TEM) (Zeiss-EM10C-100 kV, Allemagne) ont été utilisées pour déterminer la taille des cristaux et la morphologie de surface de tous les échantillons. La surface spécifique du MOF et du nanocomposite synthétisés a été identifiée à l'aide de mesures de Brunauer – Emmett – Teller (BET) (BELSORP-mini II, BEL, Osaka, Japon) par isotherme d'adsorption-désorption N2 à 77 K.

Afin d'étudier les propriétés électrochimiques, un potentiostat/galvanostat (Autolab, PGSTAT 302 N) a été utilisé. Des échantillons revêtus (surface exposée de 1 cm2), une électrode au calomel saturé (SCE) et une électrode en platine ont été utilisées comme électrode de travail (WE), contre-électrode et électrode de référence, respectivement. Les mesures d'impédance ont été effectuées par un signal alternatif avec une amplitude de 20 mV crête à crête au potentiel de circuit ouvert dans la plage de fréquence de 100 kHz à 10 mHz. Les échantillons revêtus ont été immergés dans une solution de NaCl à 3,5 % et des mesures EIS ont été effectuées au fil du temps. Les logiciels Nova (version 1.6) et Z-View2 ont été utilisés pour mesurer les données et ajuster les données EIS via les circuits électriques équivalents (EEC), respectivement. Toutes les expériences EIS ont été répétées trois fois dans les mêmes conditions pour s'assurer que les résultats sont reproductibles.

Une exposition au brouillard salin a été effectuée sur les échantillons d'acier revêtus d'un revêtement époxy. Le test a été effectué sur les échantillons grattés pendant 500 h dans une cabine de brouillard salin selon la norme ASTM B117. La concentration en NaCl du brouillard salin était de 5 % en poids. Tous les échantillons ont été grattés avec une dimension de 3 cm × 2 mm, créés à l'aide d'un couteau chirurgical.

Les angles de contact ont été mesurés à l'aide d'un système fait maison à température ambiante pour étudier les angles de contact statiques des gouttelettes d'eau distillée (5 µL) sur les différents revêtements. Des gouttelettes d'eau ont été soigneusement placées sur les surfaces des échantillons et la forme des gouttelettes a été enregistrée par un appareil photo numérique Canon. L'appareil fait maison a été calibré avec des références standard avant les mesures. L'angle de contact a été déterminé à partir de la moyenne de cinq mesures à différentes positions sur la surface des échantillons.

Différentes analyses caractéristiques ont été étudiées pour confirmer la réussite de la préparation des nanomatériaux. L'analyse par microscopie électronique à balayage (SEM) a été utilisée pour évaluer la morphologie de surface et les caractéristiques structurelles des nanoparticules synthétisées. La figure 1a montre les nanotubes de carbone après traitement à l'acide, qui possèdent un diamètre d'environ 10 à 35 nm. La figure 1b illustre les cristaux purs d'UiO-66-NH2 (50–400 nm) avec une forme uniforme et octaédrique. La morphologie du nanocomposite hybride UiO-66-NH2/CNTs révèle un réseau tridimensionnel interconnecté (Fig. 1c). On voit clairement que les NTC et les nanoparticules UiO-66-NH2 conservent leurs structures tubulaires et octaédriques après hybridation. En outre, la cartographie EDS représente la diffusion élémentaire de C, O, N et Zr dans le cadre UiO-66-NH2/CNTs, vérifiant la fabrication réussie du nanocomposite. Une enquête plus approfondie a été réalisée à l'aide d'une analyse par microscopie électronique à transmission (TEM) pour montrer les micro-cavités de la structure des nanoparticules. La figure 2a montre les particules UiO-66-NH2, ce qui confirme la structure octogonale avec une agrégation modérée. L'image TEM du nanocomposite hybride UiO-66-NH2/NTC avec deux grossissements différents, illustrée à la Fig. 2b, c, indique la croissance de cristaux UiO-66-NH2 sur la paroi externe des NTC sous forme de grappes de raisin. De plus, le motif de diffusion d'électrons (Fig. 2d) pour une zone sélectionnée montre clairement les points lumineux sous la forme d'un anneau circulaire, qui détermine la fréquence de la structure de réseau cristallin synthétisée. La diffraction électronique est effectuée sur un TEM en utilisant les lentilles magnétiques de la colonne de faisceau pour focaliser le faisceau jusqu'à un point qui peut être dirigé vers une seule particule ou le bord d'un cristal plus grand. Le résultat est une image noire avec des points de lumière où la structure cristalline provoque la dispersion du faisceau. Le faisceau principal étant bloqué au centre de l'image, ces points lumineux ou anneaux dans le cas d'un matériau amorphe ou polycristallin permettent de calculer des informations sur la structure cristalline de l'échantillon.

Images SEM de (a) CNT, (b) UiO-66-NH2, (c) UiO-66-NH2/CNT et cartographie EDS du nanocomposite hybride.

Images TEM de (a) nanoparticules UiO-66-NH2, (b, c) nanocomposite hybride UiO-66-NH2/CNTs avec deux grossissements différents, et (d) diffraction électronique du nanocomposite hybride.

Les spectres FTIR des nanocomposites hybrides CNT, UiO-66-NH2 et UiO-66-NH2 / CNT sont présentés sur la figure 3a. Le spectre UiO-66-NH2 illustre trois pics spécifiques (marqués de petites flèches) à 1400, 1580 et 1655 cm-1. Le pic FTIR à environ 1400 cm-1 attribué à la vibration symétrique du groupe carboxyle. La bande de vibration du groupe carbonyle est apparue à 1655 cm-1 et le pic à 1580 cm-1 attribué à la vibration d'étirement C=C aromatique. De plus, deux pics typiques situés à 788 et 1260 cm−1 sont attribués à la bande d'étirement N–H et C–N et confirment la présence du groupe –NH2 dans la structure UiO-66-NH2. De plus, deux pics caractéristiques à 3518 et 3337 cm-1 sont dérivés des bandes vibrationnelles asymétriques et symétriques du groupe amine primaire, respectivement67. Certains pics existant dans la plage de 400 à 700 cm−1 appartiennent aux vibrations des groupes –COO dans le plan et hors du plan68,69. Les spectres FTIR du nanocomposite UiO-66-NH2/CNTs montrent que les bandes principales sont relativement restées sans variations par rapport à l'UiO-66-NH2 pur. Cependant, quelques petits changements peuvent être observés à certains pics tels que 574 cm-1, 1064 cm-1 (surligné en orange) et 1253 cm-1 (surligné en vert), ce qui est dû aux interactions entre les CNT et les cristaux de MOF (par exemple, interaction π – π) et l'introduction de groupes fonctionnels apportés avec les CNT traités à l'acide.

( a ) analyse FTIR, ( b ) schémas XRD et ( c ) isothermes d'adsorption-désorption N2 des nanomatériaux préparés à 77 K, et ( d ) données d'analyse EDS du nanocomposite UiO-66-NH2 / CNTs.

Les structures de phase des matériaux préparés ont été analysées plus en détail à l'aide d'une analyse XRD pour confirmer la cristallinité. Comme le montre la figure 3b, le pic caractéristique de faible intensité et un pic relativement large sont observés à 23° et 43° dans le motif des NTC qui indiquent une forme cristalline amorphe et font référence aux plans (002) et (100), respectivement70. Le modèle XRD de l'échantillon UiO-66-NH2 montre un grand accord avec les modèles rapportés dans la littérature (Fig. S2) 68,71. Les pics spécifiques sont apparus à 2θ = 7,3°, 8,5° et 25,6° attribués aux plans (110), (200) et (600), respectivement65. Selon le diagramme XRD obtenu pour le nanocomposite UiO-66-NH2/NTC, des pics assez similaires à celui de l'UiO-66-NH2 peuvent être observés sans déplacement significatif, confirmant que les nanoparticules UiO-66-NH2 ont été chargées avec succès sur les NTC en utilisant la méthode de préparation solvothermique.

Les isothermes d'adsorption-désorption N2 des nanomatériaux ont également été étudiées pour mesurer la surface BET, comme le montre la figure 3c. Les surfaces spécifiques obtenues comprennent respectivement 65,35, 1113 et 1064,4 m2/g pour les CNT, UiO-66-NH2 et UiO-66-NH2/CNT (tableau S1). Tous les échantillons possèdent la boucle d'hystérésis de type H3 et révèlent une isotherme de type I selon l'IUPAC suggérant une structure microporeuse des matériaux (Fig. S3). De plus, la distribution de la taille des pores de différents échantillons a été illustrée à la Fig. S4. La structure uniforme des pores a confirmé que les échantillons avaient des mésopores bien définis. Outre l'analyse SEM, la composition élémentaire de l'échantillon UiO-66-NH2/CNT a été identifiée à l'aide de la technique de spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS). La figure 3d représente le résultat de l'analyse EDS qui indique la présence de carbone, de zirconium, d'oxygène et d'azote comme éléments les plus dominants dans l'échantillon.

La technique EIS a été utilisée pour étudier l'efficacité de l'additif nanocomposite synthétisé sur la durée de vie du revêtement époxy appliqué sur les plaques d'acier. Quatre échantillons préparés (voir la section " Caractérisation et techniques ") ont été exposés à l'électrolyte expérimental et les données EIS ont été extraites en fonction du temps pour poursuivre les principaux changements dans les performances des revêtements sans additif et composites au fil du temps. La diffusion de l'électrolyte se produit à travers les défauts et les régions à faible réticulation dans les revêtements organiques. Lorsque l'électrolyte atteint le substrat en acier, la corrosion s'initie et se propage dans l'interface revêtement-métal. Ainsi, la dégradation du système est inévitable lors d'immersions prolongées.

Les tracés de Bode, en tant que sortie la plus bénéfique de la technique EIS, sont présentés à la Fig. 4. Les facteurs clés de l'étude EIS des revêtements organiques protecteurs sont l'amplitude d'impédance maximale (Zmax), la partie du tracé de phase de Bode qui est dans la valeur maximale (θ-90), le nombre de constantes de temps (Ntc) et la fréquence des points de rupture (fbr). Ces facteurs (à l'exception de Ntc) sont représentés sur la Fig. 5. Comme on peut le voir sur la Fig. 4, tous les échantillons ont montré une constante de temps à l'exception des échantillons non modifiés/époxy et UiO-66-NH2/époxy après 45 jours. L'apparition d'une deuxième constante de temps pourrait être un signe de la formation d'une double couche dans la face d'interaction organique-inorganique72. La création de la double couche est due à l'absorption d'eau et à l'accumulation d'électrolyte qui en résulte dans certaines zones de l'interface métal-revêtement. Ainsi, le processus de corrosion a commencé dans les échantillons d'époxy non modifié et d'UiO-66-NH2/époxy avec des expositions plus longues (45 jours). Cependant, le taux de corrosion n'était pas sévère (Voir la description de θ-90). Les échantillons avec une constante de temps se trouvaient dans la région immunitaire, bien que le taux de corrosion ne puisse pas être supposé être nul. Le comportement de résistance observé dans les tracés du module de bode de tous les échantillons a montré que l'eau pénètre à la surface du métal par des voies de diffusion, mais la corrosion était négligeable dans les NTC/époxy et les échantillons composites en raison des valeurs élevées de résistance des pores même après 45 jours (voir la description de Zmax). Ainsi, les valeurs Ntc et le comportement de capacité résistive des tracés EIS ont confirmé que les NTC/époxy et les échantillons composites ont une résistance à la corrosion relativement bonne et que deux autres échantillons ont échoué après 45 jours.

Parcelles de Bode de (a) non modifié/époxy, (b) UiO-66-NH2/époxy, (c) NTC/époxy et (d) échantillons composites (UiO-66-NH2/CNT/époxy) après 15, 30 et 45 jours à température ambiante. Les lignes liées aux données ajustées.

Paramètres EIS extraits : (a) amplitude d'impédance maximale (Zmax), (b) la partie du tracé de phase de Bode qui se trouve dans la valeur maximale (θ-90), (c) fréquence du point de rupture (fbr) à différents moments : 15, 30 et 45 jours (tous les tests ont été répétés trois fois et les barres d'erreur correspondantes sont illustrées dans les figures).

Comme présenté sur la figure 5a, les échantillons composites UiO-66-NH2/NTC/époxy et UiO-66-NH2/époxy ont montré le plus de valeurs Zmax après 15 jours. De plus, la valeur Zmax de UiO-66-NH2/époxy est supérieure à celle des non modifiés/époxy et NTC/époxy après 15 jours. La meilleure performance observée est due à la meilleure performance barrière de UiO-66-NH2/époxy. Les UiO-66-NH2 sont dispersés dans le revêtement et le renforcent contre la diffusion d'électrolyte. Cependant, comme mentionné dans la section d'introduction, les CNT présentent une mauvaise dispersion dans le revêtement époxy et présentent un comportement plus faible à des temps d'exposition courts. Cependant, Zmax a suivi une tendance à la baisse considérable pour UiO-66-NH2/époxy et a diminué en dessous de 6 MΩ.cm2 après 45 jours. Ainsi, les composites organiques-inorganiques à base d'UiO-66-NH2 et d'époxy n'étaient pas de bons candidats pour la protection contre la corrosion des métaux sans aucune modification. Les NTC/époxy ont présenté un comportement protecteur plus acceptable par rapport aux échantillons non modifiés/époxy et UiO-66-NH2/époxy à des expositions plus longues. Cependant, les meilleures performances ont été enregistrées pour l'échantillon composite dont le Zmax était d'environ 1000 MΩ.cm2 même après 45 jours73.

Selon la figure 5b, les valeurs de θ-90 des échantillons non modifiés/époxy et UiO-66-NH2/époxy ont considérablement diminué au fil du temps et ont atteint près de zéro après 45 jours. Malgré la réduction remarquable des valeurs θ-90, l'angle de phase dans la région des hautes fréquences était toujours proche de -90 degrés, indiquant que non modifié/époxy et UiO-66-NH2/époxy n'étaient pas complètement détruits comme mentionné dans la partie description de Ntc. Les résultats enregistrés pour les NTC/époxy et les échantillons composites sont différents et leur tendance ascendante n'est pas nette dans le temps. Le θ-90 est un bon critère pour estimer l'aire d'interface activée sur la surface métallique74. Plus les valeurs de θ-90 sont élevées, plus la zone active est faible. Ainsi, conformément aux résultats Ntc, les valeurs les plus θ-90 ont été observées pour l'échantillon composite confirmant la meilleure performance contre la pénétration d'électrolyte dans la face interfaciale. Enfin, les critères fbr ont été utilisés pour parcourir la capacité de revêtement en contact avec une solution saline élevée au fil du temps. fbr est un critère efficace pour évaluer la zone active électrochimique dans l'interface métal/électrolyte75,76. Comme observé sur la figure 5c, les valeurs log fbr les plus faibles ont été détectées pour l'échantillon composite à tous les temps d'exposition. De plus, tous les autres échantillons ont montré des valeurs log fbr positives après 45 jours et les pires résultats ont été obtenus pour non modifié/époxy et UiO-66-NH2/époxy. Selon les résultats obtenus, le meilleur comportement de l'échantillon composite a été prouvé sur la base de tous les critères expérimentaux. Si le constituant de renforcement dans un composite forme une interface compatible avec le matériau de la matrice et est dispersé de manière appropriée, le revêtement composite compact résultant se transforme en une bonne barrière contre les milieux corrosifs.

Dans la deuxième partie de cette section, toutes les parcelles EIS ont été équipées de circuits équivalents (EC) appropriés et les données collectées ont été utilisées pour mieux comprendre le comportement anti-corrosion de l'échantillon composite. Les résultats extraits sont rapportés dans le tableau 1. En outre, deux CE différents sont illustrés sur la figure 6. Le paramètre d'élément à phase constante Q a été utilisé à la place du condensateur idéal (C) sur la figure 6 en raison de l'hétérogénéité de surface. La résistance du revêtement composite (Rpore) et les paramètres des éléments à phase constante (Qc et nc) ainsi que les caractéristiques de la double couche, y compris la résistance au transfert de charge (Rct) et les paramètres des éléments à phase constante (Qdl et ndl) ont été enregistrés en fonction du temps d'exposition pour découvrir les interactions revêtement-électrolyte-métal. Le revêtement idéal (Cc) et la capacité de la double couche (Cdl) ont été calculés comme mentionné ailleurs77,78.

Modèles de circuit équivalent avec (a) une et (b) deux constantes de temps utilisées pour analyser les résultats de l'EIS.

Comme le montre le tableau 1, la tendance à la croissance relative des valeurs de Cc est détectée dans tous les échantillons en fonction du temps d'immersion. L'absorption d'eau est un phénomène inévitable dans les revêtements organiques exposés aux électrolytes aqueux. Ainsi, le Cc est augmenté par la pénétration d'eau dans les revêtements composites. De plus, les valeurs de Cc les plus basses ont été enregistrées pour l'échantillon composite, confirmant l'absorption d'eau minimale parmi tous les échantillons. Ainsi, bien que le Cc puisse être affecté par le gonflement du revêtement à des temps d'exposition prolongés, on peut conclure que l'action barrière du revêtement époxy a été renforcée par l'additif nanocomposite UiO-66-NH2/CNTs même après des expositions relativement longues à des milieux salins élevés79. Cependant, une enquête plus approfondie était nécessaire pour trouver la cause de la faible absorption d'eau et d'une meilleure protection contre la corrosion dans l'échantillon composite. Ainsi, l'hydrophobicité des échantillons a été étudiée en utilisant la mesure de l'angle de contact avec l'eau.

Selon la figure 7, les valeurs d'angle de contact les plus faibles sont calculées sur l'échantillon UiO-66-NH2. En fait, l'ajout de nanoparticules UiO-66-NH2 au revêtement époxy entraîne une diminution de l'angle de contact. Cela pourrait être dû à la nature hydrophile de UiO-66-NH280. En revanche, les échantillons composites et UiO-66-NH2/époxy présentent des caractéristiques hydrophobes et un angle de contact avec l'eau plus important81. Ainsi, il semble raisonnable d'accepter que la nature hydrophobe du composite diminue efficacement l'adsorption d'eau sur la surface ; et les revêtements composites et NTC/époxy présentent de bonnes propriétés de barrière en milieu humide. Cependant, le comportement de protection de l'échantillon composite est considérablement meilleur que celui des NTC/époxy, en particulier lors d'expositions plus longues. Un autre facteur qui affecte efficacement le comportement de barrière d'un revêtement composite est la dispersion des additifs dans la matrice composite. L'ajout de NTC dans la résine époxy sans aucun traitement de surface est difficile en raison de l'agrégation des nanotubes82,83. La dispersion non uniforme des NTC crée des régions faibles dans le système époxy durci final qui sont sensibles aux conditions humides83. L'absorption d'eau et l'initiation d'interactions interfaciales sont inévitables lors d'expositions prolongées en présence de ces régions faibles. D'autre part, l'additif UiO-66-NH2/CNTs est dispersé de manière appropriée dans le milieu époxy et produit un revêtement nanocomposite uniforme qui agit comme une barrière efficace contre l'environnement salin humide, même lors de longues expositions.

Mesures d'angle de contact pour les échantillons de revêtement préparés : (a) époxy pur, (b) UiO-66-NH2/époxy, (c) CNTs/époxy et (d) échantillons composites (UiO-66-NH2/CNTs/époxy).

Le test au brouillard salin a été réalisé à différents temps d'exposition sur le revêtement à défaut artificiel pour révéler les performances inhibitrices de UiO-66-NH2/époxy, NTC/époxy et échantillons composites. Les performances visuelles des échantillons sont présentées sur la Fig. 8. Les milieux corrosifs, tels que les ions chlorure et l'oxygène diffusent l'interface acier/revêtement à travers les microporosités présentes dans la structure du revêtement ou le long de la rayure. Lorsque les ions corrosifs pénètrent dans l'interface métal/revêtement, les réactions de corrosion se produisent. Ainsi, la destruction des liaisons d'adhérence et le délaminage du revêtement se produisent en raison des réactions cathodiques et de l'accumulation de produit de corrosion, respectivement. Selon la figure 8, la réaction de corrosion a lieu dans la région de rayure de seulement UiO-66-NH2/époxy après 250 h. En augmentant le temps d'exposition jusqu'à 500 h, le processus de corrosion est intensifié et des produits conséquents sont projetés autour de la rayure sur tous les échantillons. En outre, UiO-66-NH2/époxy est le seul échantillon présentant un délaminage du revêtement après 500 h. Cependant, les cloques ne sont pas apparues dans tous les échantillons. La comparaison de l'intensité de la zone endommagée sur la région du scribe indique que l'ajout de nanocomposite UiO-66-NH2/CNTs au revêtement époxy a entraîné une diminution significative de la corrosion. La plus petite zone de dommages par corrosion et la meilleure performance visuelle de l'échantillon composite autour de la rayure pourraient être attribuées à la meilleure performance de barrière contre le brouillard salin. La création d'un revêtement nanocomposite époxy avec une structure uniforme et une nature moins hydrophile par rapport au revêtement époxy non modifié est la clé.

Performance visuelle de différents échantillons de revêtement époxy avec des rayures artificielles exposées au test de brouillard salin au fil du temps.

Comme présenté dans la section précédente, le comportement protecteur des échantillons préparés pourrait être classé dans les deux mécanismes. L'ajout de NTC sous forme de nano-additif UiO-66-NH2/NTC améliore leur dispersion dans la matrice époxy. Ainsi, les régions contenant des additifs agglomérés (en raison de l'enchevêtrement des NTC) ne se forment pas dans le revêtement et la diffusion de l'électrolyte est réduite, en particulier à des temps d'immersion plus courts. Ce comportement est également observé dans l'additif UiO-66-NH2/époxy après 15 jours d'exposition en raison de la relativement bonne dispersion de l'additif UiO-66-NH2. Un autre mécanisme est basé sur l'hydrophilie du revêtement. L'absorption d'eau et la corrosion consécutive du substrat sont proportionnelles au comportement hydrophile du revêtement. Malgré des performances anti-corrosion acceptables de l'UiO-66-NH2/époxy à des temps d'exposition courts, sa protection montre une réduction considérable après 30 jours. Cependant, d'autres échantillons montrent une réduction plus faible de la valeur Zmax entre 15 et 30 jours. D'autre part, l'échantillon composite avec le plus grand angle de contact offre le meilleur comportement protecteur, même après 45 jours. Ainsi, on peut conclure qu'une hydrophilie plus faible et une plus grande compacité sont les deux raisons d'une meilleure action de protection contre la corrosion du revêtement composite en présence de nano-additif UiO-66-NH2/CNTs.

La fabrication d'un revêtement nanocomposite avec une structure uniforme et une nature hydrophobe liée au revêtement époxy non modifié est une solution clé pour concevoir un revêtement organique protecteur avancé. En conséquence, le nanocomposite UiO-66-NH2/CNTs a été synthétisé et un revêtement à base d'époxy a été réalisé à l'aide de cet additif nanocomposite. Des analyses caractéristiques FTIR, XRD, SEM, EDS, TEM et BET ont été effectuées pour confirmer la synthèse des nanoparticules UiO-66-NH2/CNTs. Les résultats ont montré que les nanoparticules UiO-66-NH2/CNTs ont été synthétisées avec succès. L'amplitude d'impédance la plus maximale (Zmax) et la partie du diagramme de phase de Bode qui se trouve dans la valeur maximale (θ-90) et la valeur la plus basse de la fréquence de point de rupture (fbr) pour le revêtement UiO-66-NH2/CNT/époxy après de longues expositions dans une solution de NaCl à 3,5 % ont indiqué de meilleures performances du revêtement composite. Les mesures d'angle de contact représentaient l'augmentation de l'hydrophobicité du revêtement additif UiO-66-NH2/CNTs par rapport aux revêtements UiO-66-NH2/époxy et CNTs/époxy. Selon l'exposition au brouillard salin, la plus petite zone de dommages par corrosion et les performances visuelles autour de la région de rayage ont confirmé que l'ajout de nanocomposite UiO-66-NH2/CNTs au revêtement époxy pourrait améliorer efficacement les propriétés de corrosion. Ainsi, on peut conclure que les principaux mécanismes d'un meilleur comportement de protection contre la corrosion de l'échantillon composite sont la nature hydrophile inférieure du revêtement (conduisant à une absorption d'eau inférieure) et une meilleure uniformité des additifs résultant en une meilleure performance de barrière.

Bagherzadeh, A., Jamshidi, M. & Monemian, F. Étude des propriétés mécaniques et de liaison de la charge micro/nano contenant des adhésifs époxy pour l'ancrage de la barre d'acier dans le béton. Constr. Construire. Mater. 240, 117979. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117979 (2020).

Article CAS Google Scholar

Kameswara Reddy, M., Suresh Babu, V., Sai Srinadh, KV & Bhargav, M. Propriétés mécaniques des nanocomposites polymères époxy remplis de nanoparticules de carbure de tungstène. Mater. Aujourd'hui Proc. 26, 2711-2713. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.02.569 (2019).

Article CAS Google Scholar

Lin, YT et al. Amélioration des propriétés mécaniques et des performances anticorrosion des revêtements époxy par l'introduction du composite polyaniline/graphène. Le surf. Manteau. Technol. 374, 1128–1138. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.01.050 (2019).

Article CAS Google Scholar

Novoselov, KS et al. Champ électrique dans des films de carbone atomiquement minces. Sciences (80-) 306, 666–669. https://doi.org/10.1126/science.1102896 (2004).

Article ADS CAS Google Scholar

Hao, Y., Zhou, X., Shao, J. & Zhu, Y. L'influence de charges multiples sur le frottement et le comportement à l'usure des revêtements composites époxy. Le surf. Manteau. Technol. 362, 213-219. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.01.110 (2019).

Article CAS Google Scholar

Cha, J., Kim, J., Ryu, S. & Hong, SH Comparaison avec les propriétés mécaniques des nanocomposites époxy renforcés par des nanotubes de carbone fonctionnalisés et des nanoplaquettes de graphène. Compos. Partie B Ing. 162, 283–288. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.11.011 (2019).

Article CAS Google Scholar

Zeng, S. et al. Propriétés mécaniques contrôlables des composites époxy en incorporant des nanotubes de carbone-montmorillonite auto-assemblés. Compos. Partie B Ing. 164, 368–376. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.12.028 (2019).

Article CAS Google Scholar

Fang, F., Ran, S., Fang, Z., Song, P. & Wang, H. Amélioration de la résistance à la flamme et des propriétés thermomécaniques des nanocomposites de résine époxy à partir d'oxyde de graphène fonctionnalisé par auto-assemblage dans l'eau. Compos. Partie B Ing. 165, 406–416. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.01.086 (2019).

Article CAS Google Scholar

Qian, Y. et al. Propriétés fonctionnelles améliorées du revêtement nanocomposite graphène/époxy modifié par CeO2 grâce à l'ingénierie d'interface. Le surf. Manteau. Technol. 409, 126819. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126819 (2021).

Article CAS Google Scholar

Li, Z., Liu, Z., Dufosse, F., Yan, L. & Wang, DY Ingénierie interfaciale d'hydroxyde double en couches vers une résine époxy avec une sécurité incendie et des propriétés mécaniques améliorées. Compos. Partie B Ing. 152, 336–346. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.08.094 (2018).

Article CAS Google Scholar

Rafiee, MA, Yavari, F., Rafiee, J. & Koratkar, N. Propriétés mécaniques améliorées par nanocomposites fullerène-époxy à faible charge de nanocharge. J. Nanoparticle Res. 13, 733–737. https://doi.org/10.1007/s11051-010-0073-5 (2011).

Article ADS CAS Google Scholar

Albdiry, MT & Yousif, BF Durcissement de polyester cassant avec des nanocomposites d'halloysite fonctionnalisés. Compos. Partie B Ing. 160, 94-109. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.10.032 (2019).

Article CAS Google Scholar

Zabihi, O., Ahmadi, M., Nikafshar, S., Chandrakumar Preyeswary, K. & Naebe, M. Une revue technique sur les nanocomposites époxy-argile : Structure, propriétés et leurs applications dans les composites renforcés de fibres. Compos. Partie B Ing. 135, 1–24. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.09.066 (2018).

Article CAS Google Scholar

Wang, Q. & Astruc, D. État de l'art et perspectives de la nanocatalyse à base de métal-organique (MOF) et dérivée de MOF. Chim. Rév. 120, 1438–1511. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00223 (2020).

Article CAS PubMed Google Scholar

Abdi, J. & Abedini, H. Billes nanocomposites polymères à base de MOF en tant qu'adsorbant efficace pour le traitement des eaux usées dans les systèmes discontinus et continus : modélisation et expérimentation. Chim. Ing. J. 400, 125862. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.125862 (2020).

Article CAS Google Scholar

Abdi, J., Vossoughi, M., Mahmoodi, NM et Alemzadeh, I. Synthèse de nanocomposites hybrides métal-organiques à base de GO et de CNT à haute capacité d'adsorption pour l'élimination des colorants. Chim. Ing. J. 326, 1145–1158. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.06.054 (2017).

Article CAS Google Scholar

Abdi, J., Banisharif, F. & Khataee, A. Nanocomposite Zr-MOF/CNT fonctionnalisé par une amine en tant que photocatalyseur efficace et réutilisable pour éliminer les contaminants organiques. J. Mol. Liquide. 334, 116129. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.116129 (2021).

Article CAS Google Scholar

Abdi, J. Synthèse d'un photocatalyseur ZIF-8 dopé à l'Ag avec d'excellentes performances pour la dégradation des colorants et l'activité antibactérienne. Colloïdes Surf. Un Physicochem. Ing. Aspic. 604, 125330. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2020.125330 (2020).

Article CAS Google Scholar

Zhu, J. et al. Préparation facile de treillis métalliques superhydrophobes à structure micro-hiérarchique via un cadre métal-organique à auto-assemblage in situ pour une séparation huile-eau efficace. Le surf. Manteau. Technol. 402, 126344. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126344 (2020).

Article CAS Google Scholar

Wu, C. et al. Fabrication de la surface superhydrophobe hiérarchique micro/nano ZIF-8@SiO2 sur l'alliage de magnésium AZ31 avec une résistance à la corrosion et une résistance à l'abrasion impressionnantes. ACS Appl. Mater. Interfaces. 9, 11106–11115. https://doi.org/10.1021/acsami.6b16848 (2017).

Article CAS PubMed Google Scholar

Guo, Y., Wang, J., Zhang, D., Qi, T. & Li, GL Revêtements anticorrosion auto-cicatrisants sensibles au pH basés sur un cadre d'imidazole zéolitique contenant du benzotriazole. Colloïdes Surf. Un Physicochem. Ing. Aspic. 561, 1–8. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2018.10.044 (2019).

Article CAS Google Scholar

Liu, W. et al. Revêtement composite Mg-MOF-74/MgF2 pour améliorer les propriétés des implants en alliage de magnésium : hydrophilie et résistance à la corrosion. Matériaux (Bâle). 11, 1–9. https://doi.org/10.3390/ma11030396 (2018).

Article CAS Google Scholar

Etaiw, SEH, Fouda, AEAS, Abdou, SN & El-bendary, MM Structure, caractérisation et activité d'inhibition d'une nouvelle structure métallo-organique. Corros. Sci. 53, 3657–3665. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.07.007 (2011).

Article CAS Google Scholar

Zafari, S., Niknam Shahrak, M. & Ghahramaninezhad, M. Nouvel inhibiteur de corrosion à base de MOF pour l'acier au carbone en milieu acide. Rencontré. Mater. Int. 26, 25–38. https://doi.org/10.1007/s12540-019-00307-1 (2020).

Article Google Scholar

Cao, K., Yu, Z. & Yin, D. Préparation de Ce-MOF@TEOS pour améliorer les propriétés anti-corrosion des revêtements époxy. Programme. Org. Manteau. 135, 613–621. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.06.015 (2019).

Article CAS Google Scholar

Lashgari, SM et al. Application de la structure métallo-organique (MOF) nanoporeuse à base de cobalt ZIF-67 pour la construction d'un revêtement composite époxy avec des propriétés anticorrosion supérieures. Corros. Sci. 178, 109099. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.109099 (2021).

Article CAS Google Scholar

Zhang, M., Ma, L., Wang, L., Sun, Y. & Liu, Y. Aperçus sur l'utilisation d'une structure métallo-organique comme revêtements anticorrosion haute performance. ACS Appl. Mater. Interfaces. 10, 2259-2263. https://doi.org/10.1021/acsami.7b18713 (2018).

Article CAS PubMed Google Scholar

Tian, ​​H. et al. Livraison contrôlée de triazole multisubstitué par une structure métallo-organique pour une inhibition efficace de la corrosion de l'acier doux dans une solution de chlorure neutre. Corros. Sci. 131, 1–16. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2017.11.010 (2018).

Article ADS CAS Google Scholar

Kumaraguru, S., Pavulraj, R. & Mohan, S. Influence des cadres métallo-organiques à base de cobalt, de nickel et de cuivre sur la protection contre la corrosion de l'acier doux. Trans. Inst. Rencontré. Finir. 95, 131–136. https://doi.org/10.1080/00202967.2017.1283898 (2017).

Article CAS Google Scholar

Fouda, AEAS, Etaiw, SEDH, El-Bendary, MM & Maher, MM Structures métallo-organiques à base de donneurs d'argent (I) et d'azote comme nouveaux inhibiteurs de corrosion pour le cuivre en solution HCl. J. Mol. Liquide. 213, 228–234. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2015.11.001 (2016).

Article CAS Google Scholar

Zheng, Q. et al. Les cadres métallo-organiques incorporaient un film de polycaprolactone pour une résistance à la corrosion et une biocompatibilité améliorées de l'alliage Mg. Maintien ACS. Chim. Ing. 7, 18114–18124. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.9b05196 (2019).

Article CAS Google Scholar

Roy, S., Suresh, VM & Maji, TK MOF autonettoyant : Réalisation d'une hydrofugation extrême dans des nanostructures auto-assemblées pilotées par coordination. Chim. Sci. 7, 2251–2256. https://doi.org/10.1039/c5sc03676c (2016).

Article CAS PubMed Google Scholar

Etaiw, SEH, Fouda, AEAS, Amer, SA & El-bendary, MM Structure, caractérisation et activité anti-corrosion de la nouvelle structure métallo-organique [Ag(qox)(4-ab)]. J.Inorg. Organomet. Polym. Mater. 21, 327–335. https://doi.org/10.1007/s10904-011-9467-9 (2011).

Article CAS Google Scholar

Kalmutzki, MJ, Hanikel, N. & Yaghi, OM Unités de construction secondaires comme tournant dans le développement de la chimie réticulaire des MOF. Sci. Adv. https://doi.org/10.1126/sciadv.aat9180 (2018).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Abdi, J., Vossoughi, M., Mahmoodi, NM et Alemzadeh, I. Synthèse d'un cadre d'imidazolate zéolitique modifié par une amine-8, élimination et modélisation de colorants assistés par ultrasons. Ultrason. Sonochem. 39, 550–564. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2017.04.030 (2017).

Article CAS PubMed Google Scholar

Zhang, X. et al. Amélioration des performances d'adsorption du toluène gazeux sur une charpente organique métallique UiO-66 défectueuse : études d'équilibre et de cinétique. J. Hazard. Mater. 365, 597–605. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2018.11.049 (2019).

Article CAS PubMed Google Scholar

Zhang, X., Lv, X., Shi, X., Yang, Y. & Yang, Y. Cadre métallo-organique hydrophobe amélioré UiO-66 (Université d'Oslo 66) avec une capacité et une sélectivité élevées pour la capture de toluène à partir d'air très humide. J. Colloid Interface Sci. 539, 152–160. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2018.12.056 (2019).

Article ADS CAS PubMed Google Scholar

Burtch, NC, Jasuja, H. & Walton, KS Stabilité de l'eau et adsorption dans les structures métallo-organiques. Chim. Rév. 114, 10575–10612. https://doi.org/10.1021/cr5002589 (2014).

Article CAS PubMed Google Scholar

Yang, D. & Gates, BC Catalyse par des cadres organométalliques : perspective et suggestions pour de futures recherches. ACS Catal. 9, 1779–1798. https://doi.org/10.1021/acscatal.8b04515 (2019).

Article CAS Google Scholar

Zhang, X., Lv, X., Bi, F., Lu, G. & Wang, Y. Catalyseurs Mn2O3 hautement efficaces dérivés de Mn-MOF pour l'oxydation du toluène : l'influence des précurseurs des MOF. Mol. Catal. 482, 110701. https://doi.org/10.1016/j.mcat.2019.110701 (2020).

Article CAS Google Scholar

Dhakshinamoorthy, A., Li, Z. & Garcia, H. Catalyse et photocatalyse par des cadres organométalliques. Chim. Soc. Rév. 47, 8134–8172. https://doi.org/10.1039/c8cs00256h (2018).

Article CAS PubMed Google Scholar

Dhakshinamoorthy, A., Santiago-Portillo, A., Asiri, AM & Garcia, H. Engineering UiO-66 cadre métallique organique pour la catalyse hétérogène. ChemCatChem 11, 899–923. https://doi.org/10.1002/cctc.201801452 (2019).

Article CAS Google Scholar

Freund, R. et al. L'état actuel des demandes MOF et COF. Angew. Chim. Int. Éd. 60, 23975–24001. https://doi.org/10.1002/anie.202106259 (2021).

Article CAS Google Scholar

Xiao, JD & Jiang, HL Structures métallo-organiques pour la photocatalyse et la catalyse photothermique. Acc. Chim. Rés. https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00521 (2018).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Abdi, J., Yahyanezhad, M., Sakhaie, S., Vossoughi, M. & Alemzadeh, I. Synthèse d'un photocatalyseur poreux TiO2/ZrO2 dérivé d'une structure organique en métal de zirconium pour la dégradation de polluants organiques sous irradiation à la lumière visible. J. Environ. Chim. Ing. 7, 103096. https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103096 (2019).

Article CAS Google Scholar

Zhang, X. et al. Oxydation catalytique du toluène à l'aide d'une nanoparticule d'Ag facilement synthétisée supportée sur un dérivé UiO-66. J. Colloid Interface Sci. 571, 38–47. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2020.03.031 (2020).

Article ADS CAS PubMed Google Scholar

Mahmoodi, NM & Abdi, J. Structure métallo-organique nanoporeuse (MOF-199) : synthèse, caractérisation et dégradation photocatalytique de Basic Blue 41. Microchem. J. 144, 436–442. https://doi.org/10.1016/j.microc.2018.09.033 (2019).

Article Google Scholar

Zhang, J., Li, Z., Qi, X., Zhang, W. & Wang, DY Structure bimétallique métal-organique (MOF) adaptée à la taille sur l'oxyde de graphène avec une structure en sandwich en tant que nano-hybrides fonctionnels pour améliorer la sécurité incendie de l'époxy. Compos. Partie B Ing. 188, 107881. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.107881 (2020).

Article CAS Google Scholar

Guo, W. et al. Construction de microarchitectures cœur-coque SiO2@UiO-66 par liaison covalente comme retardateur de flamme et coupe-fumée pour les résines époxy. Compos. Partie B Ing. 176, 107261. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107261 (2019).

Article CAS Google Scholar

Ramezanzadeh, M., Ramezanzadeh, B., Mahdavian, M. & Bahlakeh, G. Développement de nanoplateformes d'oxyde de graphène décorées par un cadre métal-organique (MOF) pour les revêtements époxy anti-corrosion. Carbone NY 161, 231–251. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.01.082 (2020).

Article CAS Google Scholar

Motamedi, M., Ramezanzadeh, M., Ramezanzadeh, B. & Mahdavian, M. Synthèse et construction en un seul pot d'un nanopigment structuré métal-organique haute performance basé sur un réseau de cérium (III)-imidazole décoré de nanoceria (NC / CIN) pour un revêtement composite époxy efficace propriétés anti-corrosion et thermomécaniques impro. Chim. Ing. J. 382, ​​122820. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.122820 (2020).

Article CAS Google Scholar

Ma, S. et al. Structure métal-organique @ nanoarchitecture polyaniline pour améliorer la sécurité incendie et les performances mécaniques de la résine époxy. Mater. Chim. Phys. 247, 122875. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.122875 (2020).

Article CAS Google Scholar

Zhang, J., Li, Z., Zhang, L., García Molleja, J. & Wang, DY Cadre métal-organique bimétallique et nano-hybrides d'oxyde de graphène ont induit un renforcement carboné vers un époxy ignifuge : un nouveau mécanisme de carbonisation alternatif. Carbone NY 153, 407–416. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.07.003 (2019).

Article CAS Google Scholar

Cavka, JH et al. Une nouvelle brique de construction inorganique en zirconium formant des armatures organométalliques d'une stabilité exceptionnelle. Confiture. Chim. Soc. 130, 13850–13851. https://doi.org/10.1021/ja8057953 (2008).

Article CAS PubMed Google Scholar

Vermoortele, F., Vimont, A., Serre, C. & De Vos, D. Une structure métal-organique Zr-téréphtalate modifiée par un amino comme catalyseur acide-base pour la condensation croisée aldol. Chim. Commun. 47, 1521-1523. https://doi.org/10.1039/c0cc03038d (2011).

Article CAS Google Scholar

Ramezanzadeh, M., Tati, A., Bahlakeh, G. & Ramezanzadeh, B. Construction d'un revêtement composite époxy aux propriétés thermomécaniques exceptionnelles à l'aide d'une structure métallo-organique (MOF) NH2-UiO-66 à base de Zr : explorations théoriques expérimentales et DFT-D. Chim. Ing. J. 408, 127366. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127366 (2021).

Article CAS Google Scholar

Kandiah, M. et al. Synthèse et stabilité des UiO-66 Zr-MOF marqués. Chim. Mater. 22, 6632–6640. https://doi.org/10.1021/cm102601v (2010).

Article CAS Google Scholar

Nazari, M. et al. Fibres optiques revêtues d'une structure métallique-organique en tant que véhicules d'administration de médicaments déclenchés par la lumière. Adv. Fonct. Mater. 26, 3244–3249. https://doi.org/10.1002/adfm.201505260 (2016).

Article CAS Google Scholar

Bai, Y. et al. Charpentes organométalliques à base de Zr : conception, synthèse, structure et applications. Chim. Soc. Rév. 45, 2327–2367. https://doi.org/10.1039/c5cs00837a (2016).

Article CAS PubMed Google Scholar

Sai, T., Ran, S., Guo, Z. & Fang, Z. A Cadres organométalliques à base de Zr pour améliorer la sécurité incendie et la stabilité thermique du polycarbonate. Compos. Partie B Ing. 176, 107198. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107198 (2019).

Article CAS Google Scholar

Sharma, V. et al. Progrès récents dans les revêtements superhydrophobes résistants à la corrosion à base de nano-oxydes et de NTC : une revue critique. Programme. Org. Manteau. 140, 105512. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.105512 (2020).

Article CAS Google Scholar

Zeng, Z. et al. Croissance hétérogène d'UiO-66-NH2 sur des nanotubes de carbone à paroi unique oxydés pour former des composites "perles sur une chaîne". ACS Appl. Mater. Interfaces. 13, 15482–15489. https://doi.org/10.1021/acsami.0c21509 (2021).

Article CAS PubMed Google Scholar

Sang, X. et al. Croissance interfaciale de la structure métal-organique sur des nanotubes de carbone à fonction carboxyle pour une adsorption et une séparation efficaces des colorants. Anal. Méthodes. 12, 4534–4540. https://doi.org/10.1039/d0ay01249a (2020).

Article CAS PubMed Google Scholar

Sun, X. et al. Préparation d'une structure métallo-organique chimiquement stable et d'un composite de nanotubes de carbone à parois multiples comme électrocatalyseur haute performance pour la détection du plomb. Analyste. 145, 1833–1840. https://doi.org/10.1039/c9an02299f (2020).

Article ADS CAS PubMed Google Scholar

Li, Y. et al. Un nanocomposite UiO-66-NH2/nanotube de carbone pour la détection simultanée de dopamine et d'acétaminophène. Anal. Chim. Acte. 1158, 338419. https://doi.org/10.1016/j.aca.2021.338419 (2021).

Article CAS PubMed Google Scholar

Wang, X. et al. Fabrication de UIO-66-NH2/NTC hétérostructurés avec une activité et une sélectivité améliorées par rapport à la réduction photocatalytique du CO2. Int. J. Hydrog. Énergie. 45, 30634–30646. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.08.273 (2020).

Article CAS Google Scholar

Zhang, X., Zhang, Y., Wang, T., Fan, Z. & Zhang, G. Une membrane nanocomposite à couche mince avec UiO-66-NH2 pré-immobilisé vers des performances de nanofiltration améliorées. RSC Adv. 9, 24802–24810. https://doi.org/10.1039/c9ra04714j (2019).

Article ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Sun, J., Feng, S. & Feng, S. Synthèse hydrothermique du composite ternaire MWCNT/N-TiO2/UiO-66-NH2 avec des performances photocatalytiques améliorées pour le kétoprofène. Inorg. Chim. Commun. 111, 107669. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2019.107669 (2020).

Article CAS Google Scholar

Zhao, W. et al. Décoration Ag/AgCl sur UiO-66-NH2 : synergie entre plasmons Ag et hétérostructure pour la réalisation d'une photocatalyse efficace en lumière visible, chinois. J.Catal. 40, 1187–1197. https://doi.org/10.1016/S1872-2067(19)63377-2 (2019).

Article CAS Google Scholar

Cao, A., Xu, C., Liang, J., Wu, D. & Wei, B. Caractérisation par diffraction des rayons X sur le degré d'alignement des nanotubes de carbone. Chim. Phys. Lett. 344, 13-17. https://doi.org/10.1016/S0009-2614(01)00671-6 (2001).

Article ADS CAS Google Scholar

Wang, L., Zheng, P., Zhou, X., Xu, M. et Liu, X. Fabrication facile de photocatalyseurs à hétérojonction CdS/UiO-66-NH 2 pour une photodégradation efficace et stable de la pollution. J. Photochem. Photobiol. Un Chim. 376, 80–87. https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2019.03.001 (2019).

Article CAS Google Scholar

Mohammadi, I., Shahrabi, T., Mahdavian, M. & Izadi, M. Améliorer les performances de protection de AA2024-T3 dans une solution de NaCl à 3,5 % en poids en utilisant l'effet synergique des cations de cérium et des molécules de diéthyldithiocarbamate. J. Electrochem. Soc. 167, 131506. https://doi.org/10.1149/1945-7111/abb70e (2020).

Article ADS CAS Google Scholar

Izadi, M., Yazdiyan, A., Shahrabi, T., Hoseinieh, SM & Shahrabi, H. Influence de la variation de température sur la formation et les performances de protection contre la corrosion des dépôts de carbonate de calcium dans l'eau de mer artificielle. J. Mater. Ing. Effectuer. 28, 4221–4233. https://doi.org/10.1007/s11665-019-04189-7 (2019).

Article CAS Google Scholar

Ramezanzadeh, B., Ghasemi, E., Askari, F. & Mahdavian, M. Synthèse et caractérisation d'une nouvelle génération de pigment inhibiteur à base d'acétate de zinc/benzotriazole : études en phase de solution et en phase de revêtement. Colorants Pigment 122, 331–345. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2015.07.013 (2015).

Article CAS Google Scholar

Rostami, M., Rasouli, S., Ramezanzadeh, B. & Askari, A. Étude électrochimique des propriétés de la nanoparticule de ZnO dopé au Co en tant que pigment inhibiteur de corrosion pour modifier la résistance à la corrosion du revêtement époxy. Corros. Sci. 88, 387–399. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2014.07.056 (2014).

Article CAS Google Scholar

Feng, Z. & Frankel, GS Évaluation de l'alliage d'aluminium revêtu à l'aide de la méthode de la fréquence de rupture. Électrochim. Acta 187, 605–615. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2015.11.114 (2016).

Article CAS Google Scholar

Izadi, M., Rad, AR, Shahrabi, T. & Mohammadi, I. L'action combinée de la L-cystéine et de la L-histidine en tant que système de protection écologique important pour améliorer les performances de protection contre la corrosion de l'alliage AA2024-T3 dans une solution de NaCl 0,1 M : études électrochimiques et de surface. Mater. Chim. Phys. 250, 122997. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.122997 (2020).

Article CAS Google Scholar

Mohammadi, I., Shahrabi, T., Mahdavian, M. & Izadi, M. Diéthyldithiocarbamate de sodium en tant que nouvel inhibiteur de corrosion pour atténuer la corrosion de l'alliage d'aluminium 2024-T3 dans une solution de NaCl à 3,5 % en poids. J. Mol. Liquide. 307, 112965. https://doi.org/10.1016/j.mol.2020.112965 (2020).

Article CAS Google Scholar

Stimpfling, T., Leroux, F. & Hintze-Bruening, H. Démêler l'inhibition de la corrosion de l'EDTA lorsqu'il est entrelacé dans un système de charge époxy à double couche d'hydroxyde enduit sur de l'aluminium AA 2024. Appl. Argile Sci. 83–84, 32–41. https://doi.org/10.1016/j.clay.2013.08.005 (2013).

Article CAS Google Scholar

Zhang, F. et al. Conversion de particules de structure métal-organique d'hydrophiles en hydrophobes par une voie d'assemblage interfaciale. Langmuir 33, 12427–12433. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.7b02365 (2017).

Article CAS PubMed Google Scholar

Yum, SG, Yin, H. & Jang, SH Vers une conception de surface de route multifonctionnelle avec le revêtement nanocomposite de polyuréthane modifié par nanotube de carbone : expériences à l'échelle du laboratoire. Nanomatériaux 10, 1–7. https://doi.org/10.3390/nano10101905 (2020).

Article ADS CAS Google Scholar

Deyab, MA & Awadallah, AE Revêtements anticorrosifs avancés à base de composites époxy/nanotubes de carbone multiparois fonctionnalisés. Programme. Org. Manteau. 139, 105423. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.105423 (2020).

Article CAS Google Scholar

Ma, PC, Mo, SY, Tang, BZ & Kim, JK Dispersion, interaction interfaciale et ré-agglomération de nanotubes de carbone fonctionnalisés dans des composites époxy. Carbone NY 48, 1824–1834. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.01.028 (2010).

Article CAS Google Scholar

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Les auteurs sont reconnaissants à l'Université de technologie de Shahrood pour le soutien.

Faculté de génie chimique et des matériaux, Université de technologie de Shahrood, Shahrood, 3619995161, Iran

Jafar Abdi & Mansour Bozorg

Département de génie des matériaux, Université de technologie de Hamedan, Hamedan, 6516913733, Iran

Créé par Mazda

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JA et MB ont conçu l'étude, JA a synthétisé et caractérisé les nanomatériaux préparés et les mesures électrochimiques ont été effectuées par MI et MB. Tous les auteurs ont discuté des résultats et contribué au manuscrit final.

Correspondance à Mansoor Bozorg.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Abdi, J., Izadi, M. & Bozorg, M. Amélioration des performances anti-corrosion d'un revêtement époxy à l'aide d'un nanocomposite hybride UiO-66-NH2/nanotubes de carbone. Sci Rep 12, 10660 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-14854-y

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Reçu : 28 décembre 2021

Accepté : 14 juin 2022

Publié: 23 juin 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-14854-y

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