國(guó)際上將碳捕集、利用與封存(CCUS)作為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期減碳減排的重要措施,CCUS技術(shù)對(duì)于降低全球二氧化碳排放量至關(guān)重要。CCUS也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)長(zhǎng)期綠色低碳發(fā)展的必然選擇和重要舉措,然而CCUS技術(shù)高速發(fā)展必然會(huì)帶來裝備的腐蝕與防護(hù)難題。通常在高溫高壓條件下,或在水、氮氧化物和有機(jī)污染物存在的情況下CCUS會(huì)對(duì)設(shè)備造成兩種腐蝕。一種是以超臨界CO2為主體,超臨界狀態(tài)下的CO2具有特殊的溶解性能,會(huì)將金屬表面防護(hù)層中穩(wěn)定成分溶解,造成涂層失效;另一種是水為主體,其中含有的離子會(huì)增強(qiáng)溶液的電導(dǎo)率促進(jìn)碳酸的腐蝕反應(yīng),造成腐蝕的加劇。因此,亟需新型涂層防腐技術(shù),大幅延長(zhǎng)和保障裝備在苛刻CO2工況下服役壽命,是響應(yīng)國(guó)家能源保穩(wěn)政策,同時(shí)貫徹國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的有效方式。
針對(duì)上述重大需求,天津大學(xué)汪懷遠(yuǎn)教授帶領(lǐng)AFCC團(tuán)隊(duì)開展了深入研究,將TiO2-ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)負(fù)載到氧化石墨烯(GO)納米片表面,可有效誘導(dǎo)電子-空穴的分離并完成光致親水轉(zhuǎn)化功能。通過紫外光(UV)照射,PFDTMS改性的F/T-Z-G填料由疏水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性。利用上述思想設(shè)計(jì)具有表面親水自清潔,底層具有強(qiáng)效屏蔽性能的功能一體化涂層,該涂層可應(yīng)用于CCUS領(lǐng)域高溫高壓苛刻工況下CO2運(yùn)輸儲(chǔ)存設(shè)備腐蝕防護(hù)與自清潔。
圖1. 分別為純聚脲涂層、20% T-Z-G聚脲涂層、20% F/T-Z-G聚脲涂層、HTHP聚脲涂層、HTHP 20% T-Z-G聚脲涂層和HTHP 20% F/T-Z-G聚脲涂層在2.8 MPaCO2和3.5wt.% NaCl溶液環(huán)境中浸泡24小時(shí)前(a)后(b)的EIS結(jié)果
圖2. (a)純聚脲涂層,(b) F/T-Z-G聚脲涂層的保護(hù)機(jī)制圖;和(c, d)機(jī)理轉(zhuǎn)化過程;(e) 20% F/T-Z-G聚脲涂層下基材的XPS總光譜圖:(f)Fe2p (g) O1s 和 (h) C1s。
對(duì)于純聚脲涂層(圖2a),腐蝕介質(zhì)可以迅速到達(dá)鋼板表面并造成嚴(yán)重腐蝕,而F/T-Z-G聚脲涂層(圖2b)的保護(hù)機(jī)理可分為三部分:(1)F/T-Z提高了GO的分散性,使聚脲基體更致密、缺陷和孔隙更少,有效抑制腐蝕介質(zhì)的擴(kuò)散。(2)含氟基團(tuán)具有優(yōu)異的疏水性能,有效防止水和腐蝕性介質(zhì)接觸基材表面,進(jìn)一步增強(qiáng)涂層的屏蔽性能。(3) 如圖2c、d所示,TiO2-ZnO異質(zhì)結(jié)在涂層表面將氧氣或水分子捕獲形成羥基自由基(OH?)。同時(shí),通過XPS表征可以得出結(jié)論,Fe2+和Fe3+與OH?結(jié)合形成Fe3O4,然后在鋼表面形成鈍化膜(圖2 e-h)。涂層與鋼板界面形成的穩(wěn)定保護(hù)膜覆蓋在鋼板的整個(gè)表面,降低了鋼板的腐蝕速率。
綜上所述,該工作設(shè)計(jì)制備了表層親水自清潔和底層疏水防腐的多功能一體防腐涂層,既解決現(xiàn)有多層噴涂的問題又有效的應(yīng)用于CCUS設(shè)備腐蝕領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上,團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步將涂層耐蝕性能提高到覆蓋20MPa、150℃的CO2超臨界液體腐蝕范圍,為極端環(huán)境下CCUS裝備腐蝕防護(hù)提供了技術(shù)方案。
文章原文:https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2022.109638
- 北京化工大學(xué)汪曉東教授團(tuán)隊(duì) Nano-Micro Lett.: 碳化聚酰亞胺/凱夫拉纖維/氧化石墨烯@ZIF-67雙向復(fù)合氣凝膠封裝相變材料實(shí)現(xiàn)多重能量轉(zhuǎn)換與電磁屏蔽 2025-04-28
- 華南師范大學(xué)張振:纖維素納米晶和氧化石墨烯共乳化Pickering乳液制備光熱相變微膠囊用于太陽(yáng)能和熱能存儲(chǔ) 2024-08-16
- 中北大學(xué)王智教授團(tuán)隊(duì):基于粉煤灰基沸石/還原氧化石墨烯/苯并噁嗪的有效散熱防腐涂層 2024-08-19
- 江蘇科技大學(xué)施偉龍/郭峰 PROC: 間苯二酚-甲醛樹脂基復(fù)合涂層展現(xiàn)優(yōu)異防污/防腐性能 2025-03-03
- 上海電力大學(xué)曹懷杰 ACIS:自修復(fù)MXene復(fù)合涂層設(shè)計(jì)策略及防護(hù)機(jī)制 2024-11-24
- 東南大學(xué)張友法教授 AFM:薄涂超疏水單元胞復(fù)合涂層實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)鹽霧防腐和海洋防污 2024-10-09
- 西工大張寶亮課題組 ACS Nano:具有平衡介電損耗的S-NiSe/HG復(fù)合室溫自愈合聚氨酯實(shí)現(xiàn)微波吸收和腐蝕防護(hù) 2024-03-07
誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技

- 國(guó)產(chǎn)替代加速,跨國(guó)巨頭云集...
- 2025涂料原料選料大會(huì)
- 市場(chǎng)破300億!PMEC China 色...
- 搶先注冊(cè)!2025年西部橡塑展...
- “碼”上參觀預(yù)登記,好禮拿...
- 聚合物發(fā)泡行業(yè)技術(shù)培訓(xùn)(第...
- 《塑料改性及加工技術(shù)要領(lǐng)》...
- 中國(guó)生命科學(xué)“36%增速”密...
- 關(guān)于舉辦第六屆中國(guó)實(shí)驗(yàn)室發(fā)...
- 2025西部橡塑展年度計(jì)劃重磅...
- 獨(dú)家采訪丨美國(guó)禁令再度升級(jí)...
- 四川大學(xué)李建樹教授/謝婧副...
- 北卡州立尹杰團(tuán)隊(duì) Adv. Sci....
- 中國(guó)科大龔興龍教授團(tuán)隊(duì) CEJ...
- 華東師大張利東教授團(tuán)隊(duì) AHM...
- 四川大學(xué)王玉忠院士團(tuán)隊(duì)《Pr...
- 韓國(guó)KAIST應(yīng)鄔彬、寧波材料...
- 江南大學(xué)張丹/司鵬翔、南科...
- 湖北工大黃以萬(wàn)/李學(xué)鋒 Smal...
- 蘇大劉莊/楊光保教授團(tuán)隊(duì)招...
- 中國(guó)科大龔興龍教授課題組 A...
- 廈門大學(xué)廖新勤 AFM:基于梯...