改進(jìn)型納米TiO-,2-復(fù)合膜的光生陰極保護(hù)研究.pdf

1、本論文側(cè)重發(fā)展多種納米TiO2復(fù)合膜及表面改性技術(shù)，探索納米涂覆層表面均一化、消除各種物理缺陷的有效技術(shù)，以期在TiO2納米覆蓋膜材料的制備和改性方面有所突破。發(fā)展環(huán)境友好的水熱法制備特殊納米結(jié)構(gòu)的TiO2薄膜，研究在金屬防護(hù)中可能的應(yīng)用，考察相關(guān)的影響因素和規(guī)律性，揭示TiO2表面結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)的相關(guān)性。結(jié)合摻雜和半導(dǎo)體復(fù)合技術(shù)有效地延長TiO2光生電子一空穴對(duì)的壽命，強(qiáng)化暗態(tài)下的光生陰極保護(hù)作用，并探索納米TiO2復(fù)合膜光生陰極保護(hù)

2、的作用機(jī)理。主要的研究進(jìn)展及成果如下： 1．發(fā)展了溶膠—凝膠法和浸漬—提拉技術(shù)，在316L SS表面分別構(gòu)筑N、S和Cl改性的納米TiO2復(fù)合膜。經(jīng)不同的無機(jī)離子改性的TiO2納米膜的表面形貌、微結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度存在明顯差異。N改性的納米TiO2膜結(jié)晶度良好，膜表面更均一和致密，平均的晶粒尺寸為25nm。在相同的測試條件下，N改性的TiO2納米膜具有較高的光電響應(yīng)。 2．N改性的TiO2納米膜在0.5 mol/L NaCl溶

3、液中具有較好的表面阻擋層作用。在白光的照射下，N—TiO2復(fù)合膜可為金屬基體提供有效的陰極保護(hù)，而在暗態(tài)下，阻擋層發(fā)揮主要作用，可有效地保護(hù)金屬免遭腐蝕。納米N—TiO2薄膜對(duì)金屬基體有雙重的保護(hù)作用。 3．采用溶膠—凝膠法制備非金屬B摻雜的CeO2，B原子固溶于CeO2晶隙中，形成了B—Ce—O鍵。結(jié)合半導(dǎo)體復(fù)合技術(shù)，在不銹鋼表面構(gòu)筑(外) TiO2｜(內(nèi))B—CeO2納米復(fù)合膜。光電化學(xué)測試結(jié)果表明，在白光照射下，TiO2|

4、B-CeO2復(fù)合膜可使金屬基體處于陰極保護(hù)狀態(tài)，而且當(dāng)停止光照后，納米 TiO2|B-CeO2復(fù)合膜可實(shí)現(xiàn)持續(xù)的光生陰極保護(hù)作用，即暗態(tài)下 TiO2|B-CeO2|316L SS電極的電位可穩(wěn)定在-0.10VSCE附近(低于316L SS的自然腐蝕電位)，并保持一段較長的時(shí)間(～7h)。另一方面，TiO2|B-CeO2復(fù)合膜作為阻擋層也有較好的保護(hù)性能，復(fù)合膜光生陰極保護(hù)和阻擋層雙重作用的有機(jī)結(jié)合可更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬的有效防護(hù)。

5、4．發(fā)展環(huán)境友好、成本低廉、操作簡便的水熱合成法，并結(jié)合簡單的后處理技術(shù)，在Ti基底表面制備了銳鈦礦型納米TiO2薄膜。對(duì)水熱反應(yīng)的溫度和時(shí)間工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)可實(shí)現(xiàn)對(duì)納米TiO2薄膜的表面結(jié)構(gòu)和厚度的可控。不同表面結(jié)構(gòu)和厚度的納米TiO2薄膜具有不同的光電響應(yīng)行為。在膜厚一致的條件下，在白光照射下，水熱合成的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的TiO2納米膜和電化學(xué)陽極氧化制備的TiO2納米管陣列膜均可提供有效的光生陰極保護(hù)作用。 5．發(fā)展低溫水熱法制備