金属腐蚀为工业生产带来的巨大经济损失和安全隐患。抑制金属腐蚀的手段，包括阴极保护、阳极钝化、缓蚀剂、表面涂层等受到了广泛的关注和应用。涂层防腐机理及长效耐蚀涂层技术亟待开发。近年来，越来越多的人使用具有钝化功能的材料，如铬酸盐（Cr⁶⁺）和聚苯胺作为表面涂层的填料。这些改性填料在具备优异阻隔性能的基础上，还能使金属基底的阳极反应发生极化，而后在基底表面生成致密的钝化膜（γ-Fe₂O₃）以阻碍金属的进一步腐蚀。然而，这些填料通常具有不同程度的毒性，并对环境造成污染。此外，在腐蚀介质接触衬底表面之前，阳极极化的影响并不明显。也就是说，钝化反应通常发生在涂层的阻挡性能失效之后，这就导致钝化膜的形成效率变差。因此，有必要探索一种更绿色、更高性能的填料，在腐蚀性介质渗透涂层之前，该填料可以钝化金属基材。

图1 “氧空位填料”的钝化机理

图4 高压氧腐蚀后α-Fe₂O₃涂层和(2) OV-Fe₂O₃涂层的外观与基板状态，以及对基板表面的表征结果 (a) EIS；(b) SEM；(c) XPS；(d) SVET.

  在这项工作中，利用溶剂合成方法和低温煅烧成功制备表面富含氧空位的α-Fe₂O₃纳米材料，并将其作为填料添加进环氧树脂中形成致密的涂层。在其他腐蚀性介质穿透涂层之前，氧气分子可以被氧空位拆解为氧原子并依靠氧浓度梯度迅速向下传输，优先转移到碳钢表面。这一过程增加了OV-Fe₂O₃涂层和基底之间界面处的氧浓度,而氧浓度的增加可以促进金属阳极反应从活性溶解（(Fe → Fe²⁺ + 2e^-）向钝化（3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 8H⁺ + 8e^- or 2Fe + 3H₂O → γ-Fe₂O₃ + 6H⁺ + 6e^-）过渡。作为钝化产物的γ--Fe₂O₃晶体结构致密，可以紧密排列形成防止腐蚀性介质进一步入侵的钝化膜。由于涂层-金属基板界面是缺氧环境，储存在OV-Fe₂O₃空位中的氧原子可以将向基材扩散。此外，由于氧浓度梯度的存在，OV-Fe₂O₃填料可以源源不断地从涂层表面捕捉氧气并储存起来。这一工作有望为制备高钝化性能的防腐涂料提供新思路，以及拓宽氧空位材料的应用领域，促进多领域跨学科交叉融合发展。

  全文链接：https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111045