智能微/纳米容器的制备及其防腐应用研究进展

  微/纳米容器通常是指具有微纳米尺寸并能够存储、释放目标物质的复合材料，一般具有核壳结构或双层装结构。微/纳米容器可分为有机微/纳米容器和无机微/纳米容器两种类型。无机纳米容器与普通胶囊相比，具有更广泛的结构和特性，被认为是有机胶囊最有可能的替代品。目前，典型的微/纳米容器主要包括埃洛石纳米管（HNT），介孔二氧化硅，类双层氢氧化物（LDHs）和分子筛等。作为常用的微/纳米容器，具有存储空间大、结构分散、尺寸小、比表面积高、易于修饰以及制备过程对环境污染小等优点，可作为容纳缓蚀剂或活性剂的特定容器来使用，被广泛应用于防腐、医学、微生物、催化等领域，主要用于智能涂层、药物载体、催化剂等的制备过程。本文以国内外最近文献为参考依据，综述了智能微/纳米容器的制备及其防腐应用的研究进展，提出其有待进一步研究的问题，并对未来的发展趋势进行了展望。  

  埃洛石纳米管具有表面积大、孔隙率高和强表面吸附性等特性被广泛应用于新型多相催化剂载体的常规材料。这些特性使它可以用作支撑金属和金属氧化物小颗粒的组装，而且还具有热和化学稳定性高、经济、无毒、对环境无害等优点。

  二氧化硅纳米粒子是一种无机化工材料，一方面可以形成致密且曲折的微观结构；另一方面具有非常细的颗粒，可以填充微结构中的超细空间，从而导致更高的堆积密度，比如使用纳米二氧化硅可以改善纤维复合材料的性能。Shi等人报道了一种关于亚微米介孔二氧化硅容器用于AA 2024-T3铝合金上活性防护涂层的研究，使用具有平行通道的中孔二氧化硅颗粒（SBA-15）作为储层，并使用8-羟基喹啉作为缓蚀剂来制备亚微米级容器，使用逐层组装在二氧化硅颗粒周围构造聚电解质壳。EIS结果表明装有介孔二氧化硅容器的环氧涂料的耐腐蚀性得到了改善；局部电化学结果表明介孔二氧化硅容器可提供环氧涂层的自修复能力。

  分子筛具有排列整齐且孔径均匀、比表面积大等特性，特别是官能化后可显著提高其稳定性，因此分子筛由于这些独特的性能被广泛应用于金属防腐、化工、医学等领域，被认为是一种有良好前景的智能纳米容器。分子筛微/纳米容器主要的制备方法包括原位水热法、二次生长法、气相转移法、热压法等。Huang发现利用溶胶-凝胶法和原位沉积法在Al基体表面沉积MFI型分子筛能够显著提高基体在NaCl溶液中的耐腐蚀性能。Lew通过研究发现纯硅型分子筛在耐酸性腐蚀方面效果非常突出。Chen发现, 分子筛沉积到低碳钢上后, 低碳钢的耐有机酸性能有明显提高, 而且还具有一定的抗菌作用。

  微/纳米容器的研究为开发新一代高性能的智能材料提供了研究基础，越来越受到防腐、医学、微生物等领域的重视。

  （1）对于每一种类型的智能微/纳米容器目前已经具有很多典型的制备方法，特别对于目前的新型纳米容器即分子筛的制备方法进行了归纳总结，分子筛膜的制备方法如原位水热法、二次生长法、气相转移法等使得其合成条件较为苛刻，有机模板剂的使用也给分子筛膜带来了潜在的环境污染的威胁。因此如何构建分子筛体系、优化制备方法，得到性能优异的分子筛纳米容器仍需进一步研究。

 （2）智能微/纳米容器由于具有存储空间大，结构分散、易于修饰以及制备过程对环境污染小等优点，已被广泛应用于活性剂和缓蚀剂的存储载体或者存储器，提供存储和控制释放功能。但是其在高温、强酸、强碱和力学环境下的应用研究还鲜有报道，有待进一步研究。

来源：龚子羿,杜娟,李伯阳,时博文,张紫辰,李培瑶,石朋琳.  智能微/纳米容器的制备及其防腐应用研究进展[J].材料保护.