腐蚀在各行各业中仍是一项重大挑战，会导致结构退化、经济损失和安全隐患。本综述探讨了配位化学和二维层状材料（尤其是石墨烯）在增强抗腐蚀性方面的概念，并深入研究了下一代新兴纳米结构，如过渡金属二硫化物（TMDs）、MXenes、六方氮化硼（h-BN）和金属有机框架（MOFs）。本综述重点关注缓蚀机制、可扩展性、环境影响和工业可行性。综述揭示，尽管石墨烯表现出卓越的阻隔性能，但其长期性能受到缺陷诱导局部腐蚀的阻碍。TMDs表现出优异的化学稳定性和钝化效果，而MXenes则具有高导电性和自修复能力，使其成为主动防腐的极具前景的候选材料。同时，h-BN具有优异的耐热性和耐化学性，而MOFs通过受控释放机制为缓蚀提供了新颖的方法。然而，易氧化性、生产可扩展性和长期稳定性仍是工业应用的关键障碍。这些研究结果强调，需要进一步研究混合材料体系、功能化策略和环保合成方法，以优化二维材料在缓蚀方面的效果。通过提供对比评估，本综述为不断增长的下一代可持续缓蚀技术知识做出了贡献，并为工业缓蚀领域的未来材料创新提供了指导。
该研究以题为“Multifunctional 2D materials for corrosion resistance: Graphene, MXenes and next generation emerging nanostructures”发表在Coordination Chemistry Reviews上。
图1 以下示意图示：（a）部分主要国家的腐蚀总成本[8]和（b）美国的直接和间接腐蚀成本。经参考文献[8]和[9]授权转载。
图2 图示展示了多种防腐蚀方法。经参考文献[11]许可转载。
图3 传统和智能防腐剂（对钢筋混凝土结构有用）的分类方式以示意方式显示。经参考文献[21]授权转载。
图4 本虚拟期刊展示了多种选定的二维材料及其用途。经参考文献[26]授权转载。
图5 常见二维分层材料的示意图展示。经参考文献[76]授权转载。
总结
二维层状材料为金属腐蚀防护开辟了新型技术方向，该综述围绕石墨烯、过渡金属硫族化合物（TMDs）、MXenes、六方氮化硼（h‑BN）与 MOFs 等纳米结构展开综述，从配位化学视角解析材料与金属基底间配位共价键的作用机理，系统对比各类材料在液相缓蚀、防护涂层、微生物腐蚀抑制、自修复体系下的防护行为。石墨烯拥有出色的物理阻隔能力，但薄膜缺陷易诱发局部微电偶腐蚀，难以实现长效防护；经过有机、无机及杂化改性的氧化石墨烯，可通过物理吸附、化学螯合改善分散性，作为功能填料为涂层赋予屏障阻隔、抗菌以及刺激响应自修复等多重效能。
MXenes 凭借高电导率与可调的表面端基，既可在液相环境发挥缓蚀效果，也可复合进涂层构筑纳米容器，完成缓蚀剂的可控释放，达成主动自修复效果，但其易氧化的本征缺陷需通过复合改性予以改善。h‑BN 具备良好的热化学惰性，MOFs 依托独特孔道结构完成腐蚀离子吸附与抑制剂缓释，二者均属于前景广阔的新一代防腐填料。该综述同时表明，氧化失稳、规模化制备难度、复杂环境下长期稳定性，是限制二维防腐材料工业化应用的核心阻碍，后续研究需要聚焦杂化复合体系构建、表面功能化优化以及绿色合成工艺开发，以此推动二维层状材料在工业腐蚀防护场景落地。
参考消息：DOI: 10.1016/j.ccr.2025.216947
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