本发明属于环境化学技术领域，具体涉及一种局部腐蚀可视化的无机复合防腐颜料。
背景技术：
作为第二代耐候缓蚀材料的磷酸锌备受市场青睐，关于其防腐机理，研究者普遍认为是：磷酸盐在水解后释放出磷酸根离子，磷酸根离子与金属离子形成螯合物，该螯合物作为一层保护膜覆盖在金属材料表面，阻碍环境对金属的腐蚀。另外，磷酸盐在高温条件下还可以产生更加稳定且不易挥发的焦磷酸盐，形成更加牢固的保护膜。现阶段用于耐候缓蚀材料表面处理技术大多通过两步实现：第一步是制备出基础材料和用于表面修饰的材料，第二步是采用干法或湿法工艺完成表面处理。这种传统工艺修饰处理的牢固程度、性能优化程度均有待提高，特别是难以实现根据性能要求对材料进行组成和结构设计。由此可见，探索新型高效的表面处理技术，对于提升耐候缓蚀材料性能具有现实意义。
另外，现有的耐候缓蚀材料能够起到减缓腐蚀损伤的作用，但不能够给出金属材料或机器损伤程度的可视化信息。据统计，80%的腐蚀事故是由局部腐蚀造成，如果能够让金属材料的局部腐蚀损伤程度通过光学信息实现可视化预警，让操作者或管理者明确腐蚀发生的程度，对于降低腐蚀灾害，减少生产事故的发生，意义极其重大。碳点作为新型材料，具有很强的荧光效应，在其表面具有多种有机基团，能够与其他物质结合。研究者发现一个有趣的现象，当碳点接触到铁、铜等金属离子时，会发生荧光猝灭现象，而铁离子正是金属腐蚀产生的物质，如果将碳点修饰在耐候缓蚀材料的表面，便能够通过荧光猝灭的方式给出腐蚀损伤的可视化信号，为耐候缓蚀材料赋予新的功能，避免危害事故的发生。
本发明采用超声模板法，以磷酸锌为基础材料，碳点为修饰材料，辅助聚乙烯吡咯烷酮模板作用实现碳点对磷酸锌的表面牢固包覆处理。本发明的宏量制备思路正是基于业界技术发展需求，设计出用在防腐涂料领域的化学组成可控，功能优异的耐候缓蚀材料。
技术实现要素：
本发明创造性地设计出了一种新型的局部腐蚀可视化的无机防腐颜料，采用超声模板法同步调控实现部分碳点吸附在磷酸锌的表面和部分碳点进入磷酸锌的晶格内部，实现碳点对磷酸锌的牢固修饰。
本发明所用的碳点均采用如下方式制备：取柠檬酸800mg，去离子水50ml和氨水5ml，置于高压超声-水热反应釜中，200◦c恒温下反应3小时后，冷却至室温后，用1000da透析袋透析4-6小时，至体系的ph为7-8为止，得浅黄棕色溶液，冷冻干燥，即可得到墨绿色碳点固体。
本发明的碳点修饰磷酸锌防腐颜料的具体步骤如下：a、称取适量碳点，加入适量的聚乙烯吡咯烷酮，用去离子水对其进行溶解；b、将配制好的硝酸锌溶液缓慢滴加至溶解好的a溶液中；c、在超声条件下向上述b体系中缓慢滴入由磷酸钠溶液；d、将获得的沉淀抽滤洗涤后，再喷雾干燥，经研磨后得到局部腐蚀可视化的无机复合防腐颜料碳点修饰磷酸锌防腐颜料，该碳点修饰磷酸锌防腐颜料，在365nm的紫外光照射下，能够发射出蓝色的荧光；当该无机复合防腐颜料接触到铁离子时，会发生荧光猝灭现象，从而实现金属材料或器件局部腐蚀的可视化。
本发明中的一种用碳点修饰的无机防腐颜料，碳点和磷酸锌的质量之比为1:100~100:100。
本发明中的一种用碳点修饰的无机防腐颜料，经x射线粉末衍射分析可知，本发明制备的磷酸锌为含有两个结晶水的磷酸锌，分子式为zn3(po4)2·2h2o。
本发明中的一种用碳点修饰的无机防腐颜料，采用超声模板法同步调控实现部分碳点吸附在磷酸锌的表面和部分碳点进入磷酸锌的晶格内部，从而实现碳点对磷酸锌防腐颜料的牢固修饰。
发明中的一种用碳点修饰的无机防腐颜料，采用喷雾干燥的方式对最终产物碳点修饰纳米防腐颜料进行干燥。
本发明具有如下优点：
（1）针对现有无机防腐颜料不具备微观腐蚀可视化功能的现状，本发明首次采用超声模板协同自热合成法相结合的修饰工艺制备具有微观腐蚀可视化的无机复合防腐颜料。
（2）本发明制备的碳点修饰磷酸锌防腐颜料，在365nm的紫外光照射下，能够发射出蓝色的荧光；而当碳点修饰磷酸锌防腐颜料接触到铁离子时，会发生荧光猝灭现象，从而起到微观腐蚀可视化的早期预警功能。
（3）本发明采用超声模板法，由于聚乙烯吡咯烷酮模板剂兼具偶联作用，实现了碳点对磷酸锌材料的牢固修饰，获得了局部腐蚀可视化的碳点修饰磷酸锌防腐颜料。
具体实施方式
通过实施例，对本发明做进一步的说明。
实施例1：
称取21.1g碳点于烧杯中，加入100ml去离子水，加入0.6g聚乙烯吡咯烷酮，待其完全溶解后，向其中滴加150ml的1mol/l硝酸锌溶液，充分搅拌，使其混合均匀。在超声波工作条件下，再向烧杯中缓慢滴加100ml的1mol/l磷酸钠溶液，直至滴加完全。反应结束后，洗涤抽滤沉淀后喷雾干燥，即可得到一种局部腐蚀可视化的无机复合防腐颜料碳点修饰磷酸锌纳米防腐颜料。该防腐颜料在365nm的紫外光照射下能够发射出蓝色的荧光。
实施例2：
称取10.5g碳点于烧杯中，加入100ml去离子水，加入0.3g聚乙烯吡咯烷酮，待其完全溶解后，向其中滴加150ml的1mol/l硝酸锌溶液，充分搅拌，使其混合均匀。在超声波工作条件下，再向烧杯中缓慢滴加100ml的1mol/l磷酸钠溶液，直至滴加完全。反应结束后，洗涤抽滤沉淀后喷雾干燥，即可得到一种局部腐蚀可视化的无机复合防腐颜料碳点修饰磷酸锌纳米防腐颜料。该防腐颜料在365nm的紫外光照射下能够发射出蓝色的荧光。
实施例3：
称取0.21g碳点于烧杯中，加入100ml去离子水，加入0.003g聚乙烯吡咯烷酮，待其完全溶解后，向其中滴加150ml的1mol/l硝酸锌溶液，充分搅拌，使其混合均匀。在超声波工作条件下，再向烧杯中缓慢滴加100ml的1mol/l磷酸钠溶液，直至滴加完全。反应结束后，洗涤抽滤沉淀后喷雾干燥，即可得到一种局部腐蚀可视化的无机复合防腐颜料碳点修饰磷酸锌纳米防腐颜料。该防腐颜料在365nm的紫外光照射下能够发射出蓝色的荧光。
实施例4：
称取2.1g碳点于烧杯中，加入100ml去离子水，加入0.03g聚乙烯吡咯烷酮，待其完全溶解后，向其中滴加150ml的1mol/l硝酸锌溶液，充分搅拌，使其混合均匀。在超声波工作条件下，再向烧杯中缓慢滴加100ml的1mol/l磷酸钠溶液，直至滴加完全。反应结束后，洗涤抽滤沉淀后喷雾干燥，即可得到一种局部腐蚀可视化的无机复合防腐颜料碳点修饰磷酸锌纳米防腐颜料。该防腐颜料在365nm的紫外光照射下能够发射出蓝色的荧光。