氨基酸离子插层的ZnAL-LDHs薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氨基酸离子插层的ZnAl‑LDHs薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤S001，对镁合金表面进行预处理；步骤S002，在氮气保护下将六水硝酸锌溶液与九水硝酸铝溶液均溶于去离子水中形成混合溶液；步骤S003，所述混合溶液中滴加入有机酸溶剂；步骤S004，将溶液中加入氢氧化钠溶液，调节溶液PH值为10；步骤S005，将溶液置于聚四氟乙烯高压釜中进行加热处理；步骤S006，清洗干燥，得到氨基酸离子插层的ZnAl‑LDHs薄膜。本发明专利技术制作工艺简单，采用水热法在镁合金衬底上原位制备了ASP和La插层的ZnAl‑LDHs薄膜，能够有效阻挡腐蚀液渗透镁合金基底，能够显著提高镁合金的耐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
氨基酸离子插层的ZnAL-LDHs薄膜的制备方法
本专利技术涉及离子插层的ZnAl-LDHs薄膜的制备工艺，具体涉及一种氨基酸离子插层的ZnAl-LDHs薄膜的制备方法。
技术介绍
镁合金综合性能优异，用途广泛，但是由于镁合金化学性质活泼，在潮湿环境中耐腐蚀性能较差，而且普通镁合金氧化膜一般疏松多孔，不能够起到有效保护作用。为克服镁合金抗腐蚀性能差的缺陷，通常采用阳极氧化处理，表面涂层处理及化学转化膜处理技术在镁合金表面涂覆一层保护膜以避免镁合金基体受到氧化，虽然能显著提高镁合金的耐腐蚀性能，所得到的氧化膜与镁合金基体结合能力较强，但由于处理过程中大量使用电解液，对人类健康和环境存在潜在危害。层状双氢氧化物(LayeredDoubleHydroxide，简称LDH)因层间阴离子可与腐蚀液中的阴离子(如Cl-)进行交换，减少腐蚀离子浓度，从而提高材料的抗腐蚀性能。具有纳米结构的LDH膜层对镁合金具有良好的耐腐蚀效果，而且，在镁合金表面沉积LDH涂层的工艺简单、环保，有望替代传统的镁合金表面处理方法。目前，研究得比较多的镁合金LDH涂层主要是MgAl-LDH涂层。最近几年来，在镁合金上通过制备LDH涂层以提高其防腐性能得到关注(如文献FengPeng,etal.ACSAppliedMaterials&Interfaces,2016.8，35033-35044和文献LiYan,etal.ACSAppliedMaterials&Interfaces,2017.9，34185-34193)。LDH涂层的一大缺点是立体交连的LDH片之间有极多孔隙，腐蚀溶液易渗入涂层内部，这将导致LDH膜层失去对基底的保护作用。而现有文献所制备出的MgAl-LDH耐腐蚀涂层均为其典型的三维立体片状结构，多孔隙的存在大大降低了MgAl-LDH耐腐蚀涂层的防腐效果。因此，一些文献重点介绍了在MgAl-LDH涂层中插入缓蚀剂以提高镁合金耐蚀性能的方法，如文献Rong-ChangZeng,etal.JournalofMaterialsChemistryA,2014.2,13049–13057和中国专利技术专利201310368527.5介绍了钼酸根插层MgAl-LDH涂层提高了镁合金防腐性能。缓蚀剂插层LDH涂层利用层间的缓蚀剂如钼酸根与氯离子之间的交换作用，达到吸收腐蚀介质中具有侵蚀能力的氯离子，使得缓蚀剂插层LDH涂层在NaCl介质中的耐腐蚀能力增强。除了MgAl-LDH外，一般认为，ZnAl-LDH的防腐性能更强，所以，ZnAl-LDH也可用于镁合金的防腐。但目前多是采用硝酸盐、亚硝酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、亚硫酸盐等无机阴离子对ZnAl-LDHs进行插层(如文献TangYanetal.，SurfaceandCoatingsTechnology,2019,358:594-603)，虽然提高了防腐性能，但这些无机离子一般对有环境毒性，容易污染环境。而多数有机离子(如氨基酸、高分子醇、胺等)，绿色、无毒，环境友好，因此，有必要研发环境友好、性能高的有机离子插层的ZnAl-LDH涂层，用于提高镁合金的防腐性能。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，针对无机离子缓蚀剂不环保，易污染环境的不足，本专利技术提供一种氨基酸离子插层的ZnAl-LDHs薄膜的制备方法，采用有机酸作为缓蚀剂(如氨基酸)，可在自然环境中降解，具有绿色、无毒等优点，能够克服现有技术无机离子缓蚀剂环保性能差的缺陷。本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种氨基酸离子插层的ZnAl-LDHs薄膜的制备方法，包括以下步骤：步骤S001，对镁合金表面进行预处理；步骤S002，在氮气保护下，将六水硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)和九水硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)按质量比1.5:1溶于去离子水中，配置成0.02～0.06mol/L硝酸锌和0.01～0.04mol/L硝酸铝混合溶液；步骤S003，将由所述步骤S002得到的混合溶液中滴加入氨基酸溶剂；步骤S004，将由所述步骤S003得到的溶液中加入氢氧化钠(Na(OH))溶液，调节溶液PH值为9-11；步骤S005，将所述步骤S001预处理得到的镁合金和所述步骤S004得到的溶液置于聚四氟乙烯高压釜中进行加热处理；步骤S006，将所述步骤S005处理后的镁合金使用去离子水进行清洗并置于真空中进行干燥，干燥温度为50-70℃，干燥时间为10-14小时，得到氨基酸离子插层的ZnAl-LDHs薄膜。作为本专利技术的进一步改进，所述氨基酸溶剂为天冬氨酸(C4H7NO4)或月桂酸钠(C12H23NaO2)，对应得到的氨基酸离子插层的ZnAl-LDHs薄膜分别为ZnAl-ASP-LDHs薄膜和ZnAl-La-LDHs薄膜。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S002中，具体的分别称取0.595g六水硝酸锌及0.375g九水硝酸铝溶于50ml去离子水中，形成0.04mol/L硝酸锌与0.02mol/L硝酸铝的混合溶液；所述步骤S003中，具体的向所述混合溶液中滴加入0.04mol/L的天冬氨酸0.266g。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S002中，具体的分别称取0.595g六水硝酸锌及0.375g九水硝酸铝溶于50ml去离子水中，形成0.04mol/L硝酸锌与0.02mol/L硝酸铝的混合溶液；所述步骤S003中，具体的向所述混合溶液中滴加入0.04mol/L的月桂酸钠0.444g。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S001具体包括以下步骤：步骤S0011，选定所需尺寸的镁合金采用砂纸打磨处理；步骤S0012，将打磨处理后的镁合金置于乙醇溶液中进行超声波清洗10-20分钟，并进行风干处理；步骤S0013，将由步骤S0012得到的镁合金置于2mol/L的氢氧化钠溶液中进行超声波清洗；步骤S0014，将由步骤S0013得到的镁合金置于乙醇溶液中进行超声波清洗5-15分钟，并放入烘箱中进行烘干，烘干温度为50-70℃。作为本专利技术的进一步改进，所述聚四氟乙烯高压釜的加热温度为350-450K、加热时间为10-14小时。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种氨基酸离子插层的ZnAl-LDHs薄膜的制备方法，制作工艺简单，采用水热法在镁合金衬底上原位制备了ASP和La插层的ZnAl-LDHs薄膜，制备得到的薄膜致密、厚度均匀、与镁合金基体结合力好，两种薄膜都均匀致密地生长在镁合金表面，ZnAl-ASP-LDHs薄膜呈现出垂直生长的纳米片状结构，ZnAl-La-LDHs薄膜呈现出相互交错的倾斜纳米片状结构，均具有很强的吸收Cl-和释放层间阴离子的能力，能够有效阻挡腐蚀液渗透镁合金基底，能够显著提高镁合金的耐蚀性；同时，氨基酸具有优异性能，是组成人体蛋白质的重要原料，可在自然环境中降解，具有绿色、无毒等优点，与无机离子插层的ZnAl-LDHs相比，氨基酸插层ZnAl-LDHs，不仅绿色环保，而且还能够保护金属，不同氨基酸R基中含有以N、S、P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氨基酸离子插层的ZnAl-LDHs薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S001，对镁合金表面进行预处理；/n步骤S002，在氮气保护下，将六水硝酸锌(Zn(NO

【技术特征摘要】
1.一种氨基酸离子插层的ZnAl-LDHs薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S001，对镁合金表面进行预处理；
步骤S002，在氮气保护下，将六水硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)和九水硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)按质量比1.5:1溶于去离子水中，配置成0.02～0.06mol/L硝酸锌和0.01～0.04mol/L硝酸铝混合溶液；
步骤S003，将由所述步骤S002得到的混合溶液中滴加入氨基酸溶剂；
步骤S004，将由所述步骤S003得到的溶液中加入氢氧化钠(Na(OH))溶液，调节溶液PH值为9-11；
步骤S005，将所述步骤S001预处理得到的镁合金和所述步骤S004得到的溶液置于聚四氟乙烯高压釜中进行加热处理；
步骤S006，将所述步骤S005处理后的镁合金使用去离子水进行清洗并置于真空中进行干燥，干燥温度为50-70℃，干燥时间为10-14小时，得到氨基酸离子插层的ZnAl-LDHs薄膜。


2.根据权利要求1所述的氨基酸离子插层的ZnAl-LDHs薄膜的制备方法，其特征在于：所述氨基酸溶剂为天冬氨酸(C4H7NO4)或月桂酸钠(C12H23NaO2)，对应得到的氨基酸离子插层的ZnAl-LDHs薄膜分别为ZnAl-ASP-LDHs薄膜和ZnAl-La-LDHs薄膜。


3.根据权利要求2所述的氨基酸离子插层的ZnAl-LDHs薄膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S002中，具体的分别称取0.59...

【专利技术属性】
技术研发人员：方亮，曾宪光，吴芳，胡佳，唐艳，宋玉涵，
申请(专利权)人：重庆大学，四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50