综述：解析g-C3N4配位复合材料的最新技术：抗击金属降解的新兴范式

这篇综述系统阐述了石墨相氮化碳（g-C3N4）基配位复合材料在腐蚀防护领域的突破性进展。文章揭示了其独特的富氮框架、可调电子结构（Rct值>106 Ω·cm2）与金属离子配位能力，通过物理屏障、光催化自修复（效率>95%）等多机制协同实现高效防护，为替代传统有毒铬酸盐（Cr6+）抑制剂提供了可持续解决方案。

　　

分子和结构特征

石墨相氮化碳（g-C₃N₄）作为由碳氮元素构成的二维聚合物半导体，其分子结构以三嗪（C₃N₃）和三-s-三嗪（C₆N₇）单元为基本构建模块，通过sp²杂化形成共轭π电子体系。这种独特的结构赋予其优异的化学稳定性，在pH<2的强酸或pH>12的强碱环境中仍保持稳定，且层状排列能有效阻隔Cl^-、SO₄^2-等腐蚀介质的渗透。

配位化学的魔力

g-C₃N₄边缘的氮原子作为强路易斯碱，可与Fe³⁺、Cu²⁺等金属离子形成稳定配位键。这种特性使其能锚定金属纳米颗粒（如Ag、Au）或插层二维材料（如LDHs），构建"金属-氮"电荷转移通道。实验表明，g-C₃N₄/ZnO复合材料在3.5% NaCl溶液中使电荷转移电阻提升3个数量级，而g-C₃N₄-PANI@BTA体系更实现18.6 wt%的缓蚀剂负载量。

多维度防护机制

超越传统物理屏障作用，g-C₃N₄复合材料展现出三重防护：

1. 1.

   电子堡垒：通过π共轭体系捕获金属表面的游离电子，抑制阳极溶解；

2. 2.

   光触发修复：在可见光下产生光生电子-空穴对，驱动Fe²⁺→Fe³⁺转化形成致密钝化膜；

3. 3.

   智能响应：pH敏感型聚多巴胺（PDA）修饰可实现Cl^-浓度触发缓蚀剂（BTA）精准释放。

工业转化挑战

尽管实验室数据显示腐蚀速率降低95%以上，但大规模制备仍面临均匀性控制、长期水下附着力保持等技术瓶颈。值得注意的是，g-C₃N₄原材料成本仅为铬酸盐的1/5，且生命周期评估显示碳足迹减少62%，符合绿色化学12项原则。

未来展望

该领域正朝着四个方向突破：①开发原子级分散的单原子催化剂（SACs）增强配位活性；②构建仿生分级结构提升机械-防腐协同性能；③集成物联网技术实现涂层健康监测；④探索海洋环境下的光-电-化学耦合机制。这些进展将推动g-C₃N₄从实验室走向跨海大桥、石油管道等重大工程应用。