随着全球能源需求的不断增长，重稠油作为一种重要的非常规油气资源，受到了广泛关注。然而，重稠油开采过程中采用的高温热采技术大幅度提升了运输管道及设备面临的腐蚀风险，尤其是在高盐、高温、高碳酸气环境下，传统防护涂层性能难以满足实际需求，亟需研发高性能耐热防腐涂层以保障油气产业的安全稳定运行。

  近日，北京化工大学樊保民、赵景茂教授创新性地提出了一种基于天然植物提取物—漆酚的新型高性能耐热防护涂层体系。通过引入酒石酸钠稳定的二维Ti₃C₂T_x MXene纳米片，实现了漆酚基复合涂层的高密度交联与优异的物理屏障性能，显著提升了涂层的耐腐蚀性和自修复能力。

文章要点：

1、酒石酸钠稳定Ti₃C₂T_x纳米片

  利用酒石酸钠有效稳定了MXene纳米片的胶体分散状态，同时通过碱化过程在其表面引入丰富的羟基，成为漆酚分子交联的活性位点，无挥发性有机物排放，实现绿色环保交联。

图1. (a) SMX纳米片的制备与涂层构建流程示意图；(b, c) 新鲜蚀刻和碱化SMX的透射电子显微镜（TEM）图像；(d) Ti₃C₂T_x和SMX胶体分散液在不同时间下的颜色变化及其ζ电位变化图；(e) Ti₃C₂T_x和SMX在自然空气条件下的粒径分布演变图。

2、漆酚新交联机理

  MXene表面羟基与漆酚的邻苯二酚基团形成强健的交联网络，不仅提高了涂层的致密性和附着力，还赋予涂层出色的耐热稳定性。

图2. 碱化 Ti₃C₂T_x 与漆酚分子间的交联机制示意图。

3、卓越防护效果

  优化配比的MXene/漆酚复合涂层在CO₂饱和的3.5% NaCl盐水中，140 ℃高温环境下浸泡30天后仍保持超高阻抗（7.42×10⁸ Ω·cm²），明显优于传统钛有机交联涂层。

图3. (a) 涂层样品在 CO₂饱和 3.5% NaCl 溶液中于 140°C 条件下的浸泡测试流程图；(b) SMX_1.5@U 与 TBT@U 涂层在高温浸泡30天后的附着力和润湿性比较；(c, d) 两种涂层的表面与截面扫描电镜图像；(e, f) Bode 模量图，(h, i) 相位角图，展示不同浸泡时间下的电化学阻抗行为；(g) 涂层的电荷转移电阻R_c；(j) 涂层的吸水率。

4、自修复能力

  涂层破损时，MXene降解生成的TiO₂和无定形碳沉积于缺陷处，且酒石酸钠释放的还原分子可吸附在钢材表面，实现破损局部自我修复，延长涂层寿命。提出了使用扫描电化学显微镜（SECM）研究自愈机理

图4. 涂层划痕区域在不同浸泡时间下的SECM电流分布图：(a₁-a₃) TBT@U 涂层划痕在不同时间后的电流响应；(b₁-b₃) SMX_1.5@U涂层划痕在不同时间后的电流响应。

5、应用价值与展望

  该研究成功展示了利用天然漆酚与功能化MXene纳米材料构建环保、高效、耐高温的防护涂层新策略，为重稠油高温高腐蚀场景下的管道防护提供了有力技术支持。未来，该类复合涂层有望在石油、化工等能源领域广泛推广，助力我国实现重稠油安全高效开采与运输。

  研究团队认为，ST稳定的Ti₃C₂T_x纳米片碱化处理后可高效交联漆酚，构建具优异耐热性与自修复能力的防腐涂层，适用于极端油气环境。

  北京工商大学2022级硕士研究生李航作为该工作的主要完成人，完成了相关实验设计与研究分析。特别感谢国家自然科学基金和北京市自然科学基金对本研究的资助。同时，也感谢中国石油工程建设有限公司北京设计分公司提供的资金支持与技术协助。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.corsci.2025.113074

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