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Scientific Reports 12권, 기사 번호: 10660(2022) 이 기사 인용

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본 연구에서는 아민 기능화 Zr 기반 금속 유기 골격을 통해 우수한 차단 특성을 지닌 UiO-66-NH2/CNTs 나노복합체로 다공성 나노용기를 구성했습니다. 준비된 나노 물질의 특성 분석은 FTIR, XRD, SEM, EDS, TEM 및 BET와 같은 다양한 분석을 사용하여 수행되었으며 결과는 UiO-66-NH2/CNTs 나노복합체의 성공적인 합성을 입증했습니다. 코팅된 패널의 부식 방지 성능은 전기화학적 임피던스 분광법(EIS), 염수 분무 및 접촉각 측정을 통해 조사되었습니다. EIS 결과에 따르면 3.5wt.% NaCl 전해질에 변형되지 않은 UiO-66-NH2 함유 코팅은 45일 후에 실패했지만 UiO-66-NH2/CNTs 코팅에서는 45일 후에도 높은 기공 저항 값으로 인해 부식이 무시할 수 있는 것으로 나타났습니다. . 염수 분무 및 접촉각 측정을 통해 코팅이 포함된 UiO-66-NH2/CNT가 긴 노출 시간에도 습한 염분 환경에 대해 효율적인 장벽 역할을 한다는 사실이 확인되었습니다. 이는 에폭시 매트릭스의 균일한 분산과 균일한 나노복합체 코팅의 형성에 기인합니다.

이온과 물 분자가 금속 표면에 도달하는 것을 지연시키는 유망한 재료인 고분자 코팅은 물리적 장벽처럼 작용합니다. 에폭시 수지는 우수한 내습성, 탁월한 내용제성, 우수한 기계적 및 열적 특성, 금속 및 비금속의 다양한 표면에 대한 우수한 접착 특성 등 뛰어난 특성을 지닌 뛰어난 열경화성 폴리머 그룹으로 간주될 수 있습니다. 우수한 특성으로 인해 이 소재는 항공기 건설, 자동차 산업, 석유 산업을 포함한 광범위한 산업에서 활용되어 왔습니다. 그럼에도 불구하고 열악한 균열 변형 성능 및 취성과 같은 몇 가지 두드러진 약점으로 인해 많은 응용 분야에서 사용할 수 없었습니다1,2. 따라서 유기 코팅 중에서 에폭시 수지에 대한 적합한 대안을 찾는 것은 이러한 재료가 방수가 되지 않고 완전히 완벽하지 않기 때문에 어렵습니다. 결과적으로 부식성 환경에서는 금속을 장기간 보존할 수 없습니다. 코팅 구조의 결함(미세 규모) 형성은 거의 불가피합니다. 재료가 가혹하고 통제되지 않는 조건을 경험하는 옥외용으로 설계되면 상황은 더욱 악화됩니다. 코팅 재료를 우회하면 구조적 결함으로 인해 금속이 부식됩니다. 이러한 문제를 방지하기 위해 부식 방지 기능을 갖춘 차세대 코팅이 개발되었습니다. 에폭시 기반 코팅 구조에 나노/마이크로 첨가제를 추가하면 보호 능력이 향상될 수 있습니다. 우수한 기계적 및 열적 특성을 지닌 고품질 나노복합체의 구성에 대한 다양한 조사가 이루어졌습니다3,4,5. 코팅의 보호성을 강화하기 위해 다양한 나노필러가 연구되고 선택되었습니다. 예를 들어, 탄소 기반 나노필러에는 탄소 나노튜브6,7, 그래핀 및 산화 그래핀8,9, LDH10, 풀러렌11, 할로이사이트12 및 점토13 등의 무기 나노물질 등이 있습니다.

최근 수십 년 동안 3차원 구조를 갖는 다공성 재료 그룹이 광범위하게 연구되고 개발되었습니다. 나노 기공 구조, 리간드 교체를 통한 수정 가능한 특성, 놀라울 정도로 큰 표면적을 갖춘 재료로 도입된 이후 금속-유기 프레임워크(MOF)는 많은 주목을 받았습니다. 또한, 이러한 다공성 물질은 차단 기능을 갖춘 부식 방지 코팅 제조를 위한 유망한 후보로 고려되었습니다. 더욱이, 생성된 코팅은 부식을 적절하게 방지할 뿐만 아니라 상대적으로 불투과성인 것으로 관찰되었습니다. 불행하게도 부식 방지 코팅 제조에 MOF를 적용하거나 보호층으로 적용한 사례를 다루는 보고서는 거의 찾을 수 없습니다. 이와 관련하여 합성 후 수정이 필요 없이 내식성을 부여한 순수 MOF를 도입한 일부 연구가 있습니다. Roy et al.32은 높은 물 접촉각과 내식성을 지닌 3차원 초분자 다공성 골격 Zn(OPE-C18)0.2H2O(NMOF-1)을 합성했습니다. 다른 연구에서 Zhang et al.27은 부식 방지 산업에서 가장 널리 연구된 소수성 및 수안정성 MOF 중 하나인 ZIF-8의 잠재적 응용을 조사하기 위한 주도권을 잡았습니다. Etaiw et al.23은 MOF(AgCN)4(qox)2의 갈색 결정을 얻었고 이를 1M HCl 용액에서 C강에 대한 부식 억제제로 사용했습니다. 최근 Fouda et al.33은 산성 환경에서 부식 억제제로 은 기반 MOF를 준비했으며 Kumaraguru et al.29은 해당 금속염과 트리메식산을 리간드로 사용하는 니켈, 구리 및 코발트 MOF의 제조와 부식 방지 특성을 보고했습니다.