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Design of Nacre-Inspired 2D-MoS2 Nanosheets Assembled with Mesoporous Covalent Organic Frameworks (COFs) for Smart Coatings
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2022-11-23 , DOI: 10.1021/acsami.2c14542 Parisa Najmi 1 , Navid Keshmiri 1 , Mohammad Ramezanzadeh 2 , Bahram Ramezanzadeh 2 , Mohammad Arjmand 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2022-11-23 , DOI: 10.1021/acsami.2c14542 Parisa Najmi 1 , Navid Keshmiri 1 , Mohammad Ramezanzadeh 2 , Bahram Ramezanzadeh 2 , Mohammad Arjmand 1
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High loading capacity and smart release of inhibitors are the first and foremost characteristics of nanocontainers, which play a pivotal role in metal active corrosion protection. The present work explores the development of novel protective nanocontainers based on recently emerged covalent organic frameworks (COFs). These highly porous frameworks with large surface area, outstanding thermomechanical properties, low density, and ease of functionalization are used as nanocontainers. On the other hand, molybdenum disulfide (MoS2), a state-of-the-art 2D layered compound with a sheetlike structure, was utilized thanks to its excellent barrier properties. However, these lamellar structures suffer a high agglomeration tendency in polymeric matrices. Therefore, we developed a novel hybrid nanocontainer, inspired by natural nacre, by an in situ growth of COF on MoS2 to improve the stability and provide a high inhibitor loading capacity. The porous and nitrogen-rich structure of COF made it a good carrier to adsorb europium cations as inorganic inhibitors and release them on demand by pH changes to suppress the electrochemical reactions. The as-synthesized nanoplatforms were used as pH-responsive fillers in the epoxy resin. The nanocomposite coatings showed almost 50 kΩ cm2 total resistance and high impedance values (1011 Ω cm2) even after 77 days of immersion. Moreover, salt spray analysis depicted the smallest amount of rust and corrosion product after 31 days in the filled nanocomposite coating. Cathodic delamination and pull-off outcomes denoted that the filled coatings with the as-synthesized nanofiller showed the smallest cathodic delamination radius (3.41 mm) and lowest adhesion loss (24%) compared to the neat epoxy (7.55 mm and 46.7%). As such, the highly porous modified MoS2 nanosheets are considered promising alternatives in a wide range of applications with anticorrosion properties.
中文翻译：
以珍珠质为灵感的 2D-MoS2 纳米片与用于智能涂层的介孔共价有机框架 (COF) 组装在一起的设计
高负载能力和智能释放抑制剂是纳米容器的首要特征，在金属活性腐蚀防护中起着举足轻重的作用。目前的工作探索了基于最近出现的共价有机骨架 (COF) 的新型保护性纳米容器的开发。这些高度多孔的框架具有大表面积、出色的热机械性能、低密度和易于功能化，可用作纳米容器。另一方面，二硫化钼（MoS 2)，一种最先进的具有片状结构的二维层状化合物，由于其优异的阻隔性能而被使用。然而，这些层状结构在聚合物基体中具有高聚集倾向。因此，我们受天然珍珠母的启发，通过在 MoS 2上原位生长 COF 来提高稳定性并提供高抑制剂负载能力，从而开发了一种新型混合纳米容器。COF 的多孔和富氮结构使其成为吸附作为无机抑制剂的铕阳离子的良好载体，并根据需要通过 pH 变化释放它们以抑制电化学反应。合成后的纳米平台被用作环氧树脂中的 pH 响应填料。纳米复合涂层显示几乎 50 kΩ cm 2即使在浸泡 77 天后，总电阻和高阻抗值 (10 11 Ω cm 2 )。此外，盐雾分析表明，在 31 天后，填充的纳米复合涂层中出现了最少量的锈蚀和腐蚀产物。阴极分层和剥离结果表明，与纯环氧树脂（7.55 毫米和 46.7%）相比，具有合成纳米填料的填充涂层显示出最小的阴极分层半径（3.41 毫米）和最低的附着力损失（24%）。因此，高度多孔的改性 MoS 2纳米片被认为是具有抗腐蚀特性的广泛应用中有前途的替代品。
更新日期：2022-11-23
中文翻译：
以珍珠质为灵感的 2D-MoS2 纳米片与用于智能涂层的介孔共价有机框架 (COF) 组装在一起的设计
高负载能力和智能释放抑制剂是纳米容器的首要特征，在金属活性腐蚀防护中起着举足轻重的作用。目前的工作探索了基于最近出现的共价有机骨架 (COF) 的新型保护性纳米容器的开发。这些高度多孔的框架具有大表面积、出色的热机械性能、低密度和易于功能化，可用作纳米容器。另一方面，二硫化钼（MoS 2)，一种最先进的具有片状结构的二维层状化合物，由于其优异的阻隔性能而被使用。然而，这些层状结构在聚合物基体中具有高聚集倾向。因此，我们受天然珍珠母的启发，通过在 MoS 2上原位生长 COF 来提高稳定性并提供高抑制剂负载能力，从而开发了一种新型混合纳米容器。COF 的多孔和富氮结构使其成为吸附作为无机抑制剂的铕阳离子的良好载体，并根据需要通过 pH 变化释放它们以抑制电化学反应。合成后的纳米平台被用作环氧树脂中的 pH 响应填料。纳米复合涂层显示几乎 50 kΩ cm 2即使在浸泡 77 天后，总电阻和高阻抗值 (10 11 Ω cm 2 )。此外，盐雾分析表明，在 31 天后，填充的纳米复合涂层中出现了最少量的锈蚀和腐蚀产物。阴极分层和剥离结果表明，与纯环氧树脂（7.55 毫米和 46.7%）相比，具有合成纳米填料的填充涂层显示出最小的阴极分层半径（3.41 毫米）和最低的附着力损失（24%）。因此，高度多孔的改性 MoS 2纳米片被认为是具有抗腐蚀特性的广泛应用中有前途的替代品。
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