高耐久性是钢筋混凝土作为土木工程中广泛使用的结构材料的重要要求。在高碱性混凝土孔隙溶液中，钢表面存在的保护性氧化铁膜有助于增强钢筋的稳定性[1]。然而，外部环境中的活性氯化物离子会渗透到混凝土中，到达钢筋表面并腐蚀钢筋，导致钢筋混凝土结构失效[2,3]。
为了解决这个问题，人们采用了腐蚀抑制剂作为有效的防腐方法。双氢氧化物（LDH）最近被开发为智能装载抑制剂的纳米载体[[4], [5], [6]]。LDH的化学式为[M²⁺]₁₋ₓ[M³⁺]ₓ(OH)₂ₓ⁺A⁺ₓ/y·nH₂O，其中M²⁺和M³⁺分别是二价阳离子和三价阳离子，A⁺代表可交换的插层阴离子[7]。基于此，最近的研究开发了含有LDH纳米颗粒的混凝土，这些颗粒可以吸附渗透到混凝土中的有害氯化物离子，并通过LDH的层间结构释放腐蚀抑制剂[[8], [9], [10]]。通过降低氯化物浓度和添加腐蚀抑制剂，可以防止钢筋腐蚀。然而，在混凝土中添加LDH纳米颗粒可能会影响混凝土的性能，因此需要适当设计。此外，氯化物离子的吸附和腐蚀抑制剂的释放可能会限制抑制剂向钢筋表面的传输效率。
最近的研究在钢表面制备了原位水热生长的LDH涂层，该涂层在混凝土孔隙溶液中表现出良好的防腐性能[11,12]。然而，LDH涂层可能主要起到物理屏障的作用，而通过阴离子交换吸附氯化物离子的效果可能受到插层CO₃²⁻高亲和力的限制。相比之下，LDH涂层也可以通过电沉积方法制备[13]，这可能更有利于大规模生产。然而，电沉积过程中LDH涂层中原位装载腐蚀抑制剂的情况尚未得到研究，这对LDH涂层的防腐效率至关重要。此外，电沉积LDH涂层钢在混凝土体系中的防腐行为和机制仍不清楚。
在这项研究中，通过简单的一步电沉积过程，在碳钢表面制备了含有PO₄³⁻的LDH涂层。利用电化学技术（如电位动态极化（PPC）、电化学阻抗谱（EIS）和开路电位（OCP）以及表面表征（包括X射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）/能量色散谱仪（EDS）和X射线衍射（XRD）等手段，探讨了PO₄³⁻-LDH涂层碳钢在混凝土孔隙溶液中的防腐行为及其背后的机制。根据研究结果，提出了LDH涂层钢的防腐和自修复机制。这种简单的一步电沉积PO₄³⁻-LDH涂层方法可以为混凝土中钢筋的大规模防腐提供有效途径，从而有助于提高钢筋混凝土结构的耐久性。
