涉?？咕臀g性TiO2復(fù)合薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步,世界逐漸步入了海洋開發(fā)的時代。海洋資源開發(fā)、海上運輸、海港和海防建設(shè)等涉海領(lǐng)域都需要大量的材料作為基礎(chǔ)。然而對于涉海材料而言,海洋是一個十分嚴酷的腐蝕環(huán)境,材料腐蝕尤其是海洋微生物附著導(dǎo)致的材料腐蝕失效問題往往會導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟損失,甚至引發(fā)嚴重事故。因此,研究制備防止微生物附著并具良好抗腐蝕性能的涉海功能材料對于海洋開發(fā)戰(zhàn)略的實施具有重要意義。
　　 論文針對海洋環(huán)境中金屬材料受微生物附著腐蝕非常嚴重

2、的問題,設(shè)計研究制備一種集抗菌、耐腐蝕性能于一體的涉海功能材料,通過對海洋微生物附著與金屬電化學(xué)性質(zhì)之間相互作用的分析來探索材料的抗菌耐腐蝕性能。
　　 課題首先用分離純化方法獲得了導(dǎo)致海洋結(jié)構(gòu)材料尤其是鋼結(jié)構(gòu)腐蝕破壞的主要菌種----硫酸鹽還原菌,并通過測定細菌生長曲線的方法確認了該菌在一定培養(yǎng)條件下的生長規(guī)律,利用該菌來研究海水環(huán)境中材料的抗菌耐腐蝕性能。
　　 通過優(yōu)化制備工藝條件,在常用海洋結(jié)構(gòu)材料----304

3、不銹鋼表面制備了TiO2及(銀)鈰摻雜TiO2薄膜。通過測試透光度曲線的方法研究了薄膜的光譜響應(yīng)范圍,發(fā)現(xiàn)經(jīng)(銀)鈰摻雜后,TiO2薄膜的響應(yīng)光波長明顯紅移,且在可見光區(qū)出現(xiàn)強度較大的吸收峰,大大增強了TiO2薄膜的可見光利用率。通過測試涂層/金屬電極的光生開路電位.時間曲線,確定TiO2及(銀)鈰摻雜TiO2薄膜具備較強的光電轉(zhuǎn)化能力,在海水環(huán)境中能夠?qū)?04不銹鋼產(chǎn)生一定的光生陰極保護作用。利用靜態(tài)殺菌方式考察了304不銹鋼基體上T

4、iO2及(銀)鈰摻雜TiO2薄膜的光催化殺菌率,發(fā)現(xiàn)薄膜均具殺菌性,對海洋環(huán)境中提取的硫酸鹽還原菌具有一定殺滅作用:并且,經(jīng)(銀)鈰摻雜后,TiO2薄膜的殺菌性能得到進一步提高。將制備得到的涂膜不銹鋼和空白304不銹鋼浸泡在硫酸鹽還原菌的培養(yǎng)液中,浸泡不同時間后,通過掃描電鏡進行形貌觀察及電化學(xué)手段對兩種測試樣的抗菌耐腐蝕性進行了評測。掃描電鏡觀察結(jié)果顯示TiO2及(銀)鈰摻雜TiO2薄膜可以減少硫酸鹽還原菌在304不銹鋼基體上的附著繁

5、殖,并減小不銹鋼在硫酸鹽還原菌菌液中的腐蝕程度。電化學(xué)極化曲線分析認為,不銹鋼表面TiO2及(銀)鈰摻雜TiO2薄膜的存在,使不銹鋼的腐蝕電流密度Icorr減小,腐蝕速率下降,即TiO2及(銀)鈰摻雜TiO2薄膜成功地減緩了金屬基體的陽極溶解過程。阻抗譜解析與等效電路擬合數(shù)據(jù)顯示,在不銹鋼表面涂覆TiO2及(銀)鈰摻雜TiO2薄膜后,電極反應(yīng)中的電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct增大,試樣的抗腐蝕能力增強,進而說明薄膜的存在能有效地阻止海水及硫酸鹽還原