防腐涂层是应用最为广泛且高效、便捷的海洋环境钢结构腐蚀防护措施。涂层下早期腐蚀具有隐蔽性和危险性,因此高效精准灵敏的腐蚀检测技术亟待研究。近年来,新兴智能材料的出现使涂层下早期局部腐蚀的高灵敏度便捷监检测成为可能,赋予有机涂层腐蚀预警功能。基于荧光探针的腐蚀预警智能涂层是集大通量扫描和局部腐蚀精准定位的有效方法。但pH或铁离子单因素响应的荧光探针,存在准确度欠缺问题。荧光探针的过早暴露会导致失效和荧光猝灭。基于此,本论文创新性地围绕实现荧光对比强化、荧光探针前期保护及靶向释放、腐蚀因子Cl-捕集治理等方面,结合先进和全面的微观表征技术,开展深入系统的研究,致力于构建一套集高对比度、高灵敏度与高精准度于一体的涂层下早期腐蚀预警体系。本论文采用罗丹明B酰腙作为高效荧光指示剂。以广泛应用的荧光指示剂罗丹明B为出发点,经酰肼化反应和丙酮亲核失水反应制备自身无荧光活性的罗丹明B酰腙（RBA）。实验表明,无荧光活性的RBA与Fe3+的络合产物经紫外光激发后,表现出强烈的荧光发射行为,并且Fe3+·RBA络合物在酸性环境中能够增强荧光强度,从而实现pH与Fe3+协同优先响应下的“荧光开关”机制,克服单一因子刺激下的荧光误判和局部腐蚀定位精准度不足的短板。杂离子实验表明RBA同时体现出对Fe3+的特征响应。相对于RB,RBA具有与铁离子更小的配位数,表明RBA具有更高的铁离子响应灵敏度。RBA与铁离子的络合,降低了分子的整体能量,反应倾向性大,配合物稳定性很高,这有利于其作为铁离子响应荧光指示剂。配合物Fe3+·RBA吸收光子和发射荧光行为主要归因于电子在HOMO-2和LUMO+5自旋轨道之间的跃迁。为避免荧光指示剂RBA受到复杂腐蚀环境的干扰而导致失效,本论文采用了层状双氢氧化物（LDHs）、沸石（ZEO）两种保护载体,分别基于其阴离子和阳离子交换特性,实现对RBA的负载保护、有效释放和铁离子响应荧光功能的发挥。通过分层自组装法将去质子化的RBA插层负载于LDHs之间,构建RBA-LDHs超分子体系,实现荧光探针前期保护。应用XRD检测到LDHs插层负载RBA前后,其层间距由0.3342nm增大到0.5124nm。结合XPS对N、O元素的检测,协同验证了LDHs对RBA的插层负载。应用紫外-可见吸光光谱、荧光光谱和荧光相关光谱,检测了RBA-LDHs在氯离子溶液中释放的RBA的浓度和荧光强度变化,证明了RBA的Cl-响应插层交换行为。同时结合XRD对LDHs释放RBA前后层间距变化的检测计算,验证了Cl-被LDHs插层捕集,达到了腐蚀区预治理的目的。将RBA/LDHs应用于环氧涂层,3.5 wt%Na Cl溶液中能够显著地以荧光信号定位涂层下的早期局部腐蚀以及涂层的缺陷破损区。同时,电化学阻抗谱实验表明,RBA/LDHs的片状形态和分散分布增强了涂层的屏蔽性能,显著降低了腐蚀性介质在涂层中的扩散速率系数。利用ZEO将RBA包覆于其晶格笼内或负载于表面,实现对RBA的保护,防止RBA过早暴露于腐蚀性环境而导致荧光猝灭。SEM、XPS及XRD等表征分析证明,RBA被ZEO成功负载。通过荧光相关光谱的检测和拟合分析,发现存在两种不同尺度的荧光粒子。小尺度的荧光粒子为被释放的表面吸附RBA,当其与铁离子结合,发出荧光。大尺度的荧光粒子为晶格笼内包覆RBA的ZEO,Fe3+能够扩散进入ZEO晶格笼内,并与笼内包覆的RBA形成荧光活性的络合物。结合总有机碳TOC检测实验验证了表面吸附RBA的释放,并计算了释放RBA的浓度,其释放过程动力学曲线呈先增长后趋于平稳的特征。荧光显微观测表明,将RBA-ZEO应用于涂层中,能够有效地指示涂层下早期腐蚀发生情况,精准定位腐蚀部位。电化学阻抗谱实验表明,纳米级ZEO（或RBA/ZEO）填充了涂层缺陷等微孔,增加腐蚀介质向涂层扩散和渗透的难度,显著提升了涂层的阻隔与防腐性能。除了涂层损伤的自预警,自修复功能是现智能防腐涂层另一个重要特征。基于缓蚀剂的自修复技术简单且高效。在涂层中添加缓蚀剂或负载了缓蚀剂的分子载体,当涂层出现损伤和局部腐蚀,缓蚀剂从涂层中释放到损伤部位,直接作用于局部腐蚀过程,抑制涂层损伤处暴露金属表面的腐蚀电化学反应。因此,本论文还考察了RBA对碳钢的缓蚀性能。电化学测试结果表明,罗丹明B酰腙对碳钢表现出显著地缓蚀作用,缓蚀效率与其浓度呈正相关。最佳浓度约为6 mmol·L-1,缓蚀效率始终高于99%,而且持久性较好。RBA对碳钢的缓蚀作用是通过其在碳钢表面的吸附实现的,并且以在阳极区的吸附和对阳极反应的抑制为主。RBA对碳钢的覆盖率随着电极电位的提升而增大,电位和覆盖率呈现出互相促进的正向作用,因此具有较好的阳极缓蚀性能。RBA在碳钢表面的吸附行为是物理吸附和化学吸附的复合作用,并且符合Langmuir吸附特征。量子化学计算和分子动力学模拟结果表明,RBA在碳钢表面吸附的活性原子为羰基O,而且接受基团上的苯环H和C（CH3）2基团,因接受基团整体呈负电势而发生物理吸附。RBA的量子化学理论计算分子性质与缓蚀效率的实验结果具有很好的相符性。初步通过复合量子化学参数构建了RBA分子结构与缓蚀效率的定量构效关系方程。综上所述,RBA对碳钢具有较好的缓蚀性能,本论文所构建的基于LDHs和ZEO负载RBA荧光剂体系的腐蚀预警智能涂层,可期望具有一定的缓蚀自修复作用。