多孔質MIL-101内にポリアニリンを封入することで高性能防食を実現する

Encapsulating polyaniline within porous MIL-101 for high-performance corrosion protection.

• Baohui Ren
• Yanqiang Li
• Dongli Meng
• Jingjun Li
• Shuiying Gao
• Rong Cao

抄録

金属の腐食は、安全や財産の損失につながる重大な脅威である。金属-有機フレームワーク（MOF）の防食研究はほとんど報告されていません。そのため、長期的な耐食性を有するMOF系防食コーティングの開発が望まれている。ここでは、MIL-101の細孔内にポリアニリン（PANI）を封入し、アニリンモノマーをin-situ重合することにより、新規なMOF-ポリマー防食複合体PANI@MIL-101を作製した。PANI@MIL-101のN吸脱着および透過型電子顕微鏡(TEM)の結果から、PANIがMIL-101の細孔内にin-situ重合で封入されていることが明らかになった。PANI@MIL-101をエポキシ樹脂（EP）に分散させ、防錆コーティングを調製した。タフェル電位分極測定および電気化学インピーダンス分光法により、PANI@MIL-101/EPコーティングシステムは、MIL-101/EPコーティング、PANI/EPコーティングおよびEPコーティングと比較して、最も低いi値および最も高い｜Z|値を示し、優れた防食性を有することが示された。また、PANI@MIL-101の防食メカニズムについても議論した。この結果から、MOF-ポリマー複合材料が高性能防食材料として優れた候補材料であることが明らかになった。

The metal corrosion possesses a serious threat to the safety and loss of property. The anticorrosion study on metal-organic frameworks (MOFs) remains rarely reported. Therefore, it is desirable to build MOFs-based anticorrosion coating with long-term corrosion resistance. Herein, we prepared a novel MOF-polymer anticorrosion composite PANI@MIL-101 by encapsulating polyaniline (PANI) within the pores of MIL-101 with in-situ polymerization of aniline monomer. The N adsorption-desorption and transmission electron microscopy (TEM) of PANI@MIL-101 illustrate that PANI is successfully encapsulated in the pores of MIL-101 with in-situ polymerization. PANI@MIL-101 was dispersed in epoxy resin (EP) to prepare anti-corrosive coatings. The Tafel potentiodynamic polarization measurements and electrochemical impedance spectroscopy show that PANI@MIL-101/EP coating system has superior corrosion protection with the lowest i value and the highest |Z| value compared with MIL-101/EP coating, PANI/EP coating and EP coating. A possible anticorrosion mechanism of PANI@MIL-101 was discussed. This work reveals that MOF-polymer composite materials are superb candidates for high-performance corrosion protection.

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