通过电化学还原氧化石墨烯沉积制备耐腐蚀铜表面

《ChemistrySelect》：Corrosion-Resistant Copper Surfaces via Electrochemically-Reduced Graphene Oxide Deposition

单步电化学沉积法在铜表面制备ERGO薄膜，通过电化学还原氧化石墨烯提升腐蚀防护性能。在3.5% NaCl溶液中，ERGO涂层使腐蚀速率降低90%，极化电阻从32.44kΩ增至2426.7kΩ。薄膜结构随沉积时间从4μm增至18μm，由初始簇状发展为致密缠结结构，有效阻隔电解液渗透。该技术展示了低成本、可扩展的铜腐蚀防护潜力。

　　

摘要

本文提出了一种一步电化学方法，通过在水中电解氧化石墨烯（GO）来在铜基底上沉积电化学还原的氧化石墨烯（ERGO）薄膜。采用多种物理化学和电化学技术对ERGO涂层进行了全面表征。通过在3.5% NaCl溶液中进行塔菲尔极化测量，评估了ERGO涂层铜的耐腐蚀性。ERGO涂层显著提高了铜的耐腐蚀性，腐蚀速率从0.01038毫米/年（裸铜）降低到0.001118毫米/年（ERGO涂层铜），腐蚀速率降低了90%。此外，极化电阻（R_p）从32.44千欧（裸铜）增加到2426.7千欧（ERGO涂层铜），表明电荷转移电阻有了显著改善。这种优异的防腐效果归因于ERGO薄膜作为扩散屏障的能力，限制了铜表面与腐蚀环境的直接接触。然而，其防护效果受到缺陷密度和孔隙率的影响，这些因素会导致部分电解质渗透。透射电子显微镜（FESEM）分析显示，随着沉积时间的延长，ERGO涂层从最初的簇状结构演变为致密、缠结的结构，薄膜厚度从4微米（沉积1分钟）增加到18微米（沉积200分钟）。这些发现凸显了ERGO作为低成本、可扩展且中等效率的耐腐蚀涂层材料的潜力。

图形摘要

本文报道了一种利用电化学还原的氧化石墨烯（ERGO）涂层保护铜免受腐蚀的简单电化学方法。氧化石墨烯通过改进的Hummers方法制备，并用阿拉伯树胶稳定后电沉积在铜表面。表征结果表明ERGO薄膜具有致密结构，而在3.5% NaCl溶液中的电化学测试显示腐蚀率降低了约90%，证明了ERGO在防腐方面的可扩展性和环保性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。