AgBiS2/TiO2纳米复合材料的制备及其光生阴极保护性能研究

为了开发一种更加清洁、高效、价廉、低耗能的阴极防护材料,通过电化学阳极氧化法和连续离子层吸附反应法制备了一种Ag BiS2/Ti O2纳米管阵列复合物材料。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)分别表征了复合材料的化学组成、表面形貌以及光学吸收性能;通过电流密度、开路电位、Tafel极化曲线评价了AgBiS2/Ti O2纳米管阵列薄膜复合材料的光电转化性能和光生阴极保护性能。结果表明:AgBiS2修饰Ti O2纳米管阵列后的复合物薄膜,可见光照下表现出优异的光电化学性能,304不锈钢的开路电位从-183 m V(vs SCE,下同)降至约-950 m V,闭光后,电极电位可在-800 m V保持12 h以上。与纯Ti O2纳米阵列薄膜相比,AgBiS2/Ti O2纳米复合物薄膜对304不锈钢在3.5%(质量分数) NaCl腐蚀介质中具有更优异的光生阴极保护效果。     

SnO2/TiO2纳米管阵列对304不锈钢的阴极保护效果

目前,就SnO2/TiO2复合薄膜对不锈钢的光生阴极保护效果的研究有待深入。以两步阳极氧化法在钛箔表面制备TiO2纳米管阵列膜,并将其浸渍在不同浓度的SnO2溶液中,得到了SnO2/TiO2复合纳米管阵列材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)研究了其表面形貌、晶型,用电化学方法研究了SnO2/TiO2复合纳米管阵列对304不锈钢的光生阴极保护特性及耐腐蚀性能。结果表明:TiO2纳米管排列规整,孔径约80~150 nm;以0.5 mol/L SnO2溶胶制备的SnO2/TiO2半导体供给外电路的电子数最高;在紫外光照1 h时,TiO2和SnO2/TiO2均对304不锈钢有一定的光生阴极保护作用;闭光后SnO2/TiO2光生电极在较长时间内维持较低电位,低于其在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位,延时阴极保护作用可以达到8.5 h。     

TiO_2纳米管半导体特性与光电催化动力学研究

通过阳极氧化法在有机溶液中制备TiO2纳米管阵列,随着氧化时间的不同,TiO2纳米管阵列呈现各异的形貌。通过光电流测试,考察了不同氧化时间和施加不同电压下的Ti/TiO2纳米管阵列光电极的光电化学响应,阳极氧化6h表面规整纳米管阵列并施加偏压0.1V光电流响应最强。通过测试Mott-Schott-ky曲线,计算不同氧化时间的TiO2纳米管阵列的半导体载流子浓度、平带电位、空间电荷层宽度和能带弯曲量等特征参数,理论上提出了TiO2纳米管阵列生长机理。在光电催化降解无机氨氮的实验中,所得到的电化学阻抗谱(EIS)表明,外加偏压0.1V时,TiO2纳米管阵列电极的光电催化活性最强,同时通过拟合电路分析可知,光电催化降低了电极界面的反应阻抗,加速了光生载流子的转移,在TiO2纳米管阵列电极/溶液界面Helmholtz层中发生的氧化还原反应是整个光电催化反应的速率控制步骤。     

TiO2-VOx纳米复合膜制备及耐腐蚀性研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉技术在316L不锈钢(316Lss)表面构筑纳米TiO2,TiO2/TiO2-VOx/TiO2复合膜,应用AFM和XRD表征膜的形貌及结构,并用光、电化学方法测试复合膜在0.5 mol/L NaCl溶液中暗态或紫外照射下的耐腐蚀性能,结果表明TiO2/TiO2-VOx/TiO2复合膜具有双重保护功能,即在紫外光照下可以起到光生阴极保护的作用,特别是当停止光照后,光生电位仍可维持在较低的电位长达6h以上;作为覆盖层纳米复合膜又可作为良好的阻挡层显著提高金属的耐腐蚀性.     

CeO2修饰的透明TiO2纳米管电极的电致变色器件

采用电化学沉积法在阳极氧化制备的TiO2纳米管阵列管壁上沉积一层CeO2纳米颗粒,再将CeO2修饰的透明TiO2纳米管阵列薄膜对电极与聚三甲基噻吩变色电极组装成透过型电致变色器件.实验结果表明:CeO2修饰的TiO2纳米管阵列薄膜仍保持良好的光透过性,其电荷存储能力比纯TiO2纳米管电极提高了30%.经CeO2修饰的TiO2纳米管改善了器件的性能,与对电极为单一TiO2纳米管阵列的器件相比,其对比度仍保持在38%左右,其褪色时间由1.3 s缩短为0.8 s.电致变色器件快速响应得益于纳米管与纳米颗粒组成的复合结构的高比表面积和快速的电荷传输过程.     

叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜制备及其光电性能研究

采用溶胶-凝胶法在不同基体表面制备了叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对复合薄膜表面形貌和晶体结构进行表征.采用紫外-可见吸收光谱法和电化学方法来研究复合薄膜光学与光电化学性能特征.结果表明,所制备的叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜表面连续、均匀、致密;XRD分析表明纳米TiO2为锐钛矿型结构,SnO2为金红石型结构;紫外-可见吸收光谱测试表明叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜较纯TiO2薄膜的吸收范围拓宽;稳定电位随时间变化曲线(OCP-t)结果表明,叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜光照下其光电化学性能高于纯TiO2薄膜;同时,光照后叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜能有效储存TiO2先生电荷,延续对不锈钢基体的光生阴极保护性能.经比较,叠加3层SnO2的TiO2/3SnO2复合纳米薄膜改善光电性能最佳.     

Ti O2纳米管阵列基底退火温度对CdSe/Ti O2异质结薄膜光电化学性能的影响

通过电化学沉积法以TiO2纳米管阵列(TNTs)为基底制备CdSe/TiO2异质结薄膜。研究TiO2纳米管阵列基底不同退火温度(200,350,450,600℃)对CdSe/TiO2异质结薄膜光电化学性能的影响。采用SEM,XRD,UV-Vis,电化学测试等方法对样品的微观形貌、晶体结构、光电化学性能等进行表征。结果表明:立方晶型的CdSe纳米颗粒均匀沉积在TiO2纳米管阵列管口及管壁上。TiO2纳米管阵列未经退火及退火温度为200℃时,为无定型态,在TiO2纳米管阵列上沉积的CdSe纳米颗粒数量少,尺寸小,异质结薄膜光电性能较差,光电流几乎为零。随着退火温度升高到350℃,TiO2纳米管阵列基底开始向锐钛矿转变;且沉积在TiO2纳米管上的CdSe颗粒增多,尺寸增大,光电化学性能提高。退火温度为450℃时光电流值达到最大,为4.05mA/cm^2。当退火温度达到600℃时,TiO2纳米管有金红石相出现,CdSe颗粒变小,数量减少,光电化学性能下降。     

透明纳米TiO2薄膜的制备及其紫外光电特性研究

采用溶胶-凝胶法于ITO导电玻璃和石英玻璃基底上制备了均匀透明的TiO2多孔纳米薄膜.XRD和AFM测试结果表明,构成薄膜的TiO2粒子为锐钛矿相,粒径约为50nm.紫外-可见(UV-vis)吸收光谱显示,制得的TiO2薄膜对紫外光表现出很强的吸收特性.借助标准三电极体系进行的光电化学测试结果表明,在紫外光照射下,制得的薄膜电极可产生稳定的阳极光生电流,且电流大小显著依赖于照射光的波长(λ),λ=320nm的光产生的光电流最大.另外,薄膜电极中的光电流大小与电极电位(U)有关.高于0.6V的电位可有效抑制光生电子向电解液的注入,并增大光生电子向导电基底的扩散速度,从而提高阳极光电流的大小.实验结果表明,纳米TiO2薄膜在紫外光传感器的制备方面具有较好的应用潜力.     

纳米TiO_2-WO_3复合涂层及纳米TiO_2/WO_3叠层涂层的制备及性能

为了解决电子池材料改性TiO2涂层暗态下无阴极保护作用的问题,用溶胶-凝胶法及浸渍提拉技术在304不锈钢表面制备了纳米TiO2-WO3复合涂层与纳米TiO2/WO3叠层涂层,用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)研究了2种涂层的表面形貌、成分,并用电化学方法研究了2种涂层的光阴极保护特性及耐腐蚀性能。结果表明:2种涂层表面均连续均匀,由Ti,W,O,C组成;紫外光照1 h时2种涂层均对304不锈钢有一定的光阴极保护作用,闭光后纳米TiO2/WO3叠层涂层的延时阴极保护作用远好于纳米TiO2-WO3复合涂层;2种涂层均对304不锈钢有防腐蚀作用,紫外光照射时纳米TiO2-WO3复合涂层的防腐蚀性比纳米TiO2/WO3叠层涂层的好。     

CdIn2S4/TiO2纳米复合材料的制备及其对Q235碳钢的光生阴极保护性能

为了提高TiO2的光电转换效率及其在可见光下的光生阴极保护性能,采用水热法在阳极氧化制备的TiO2纳米管上沉积CdIn2S4,制备了CdIn2S4/TiO2纳米复合材料.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)分析材料的表面形貌、晶相、元素组成和光响应特征;通过测试开路电位(OCP)、Tafel极化曲线以及电化学阻抗谱(EIS)等方法研究复合材料对Q235碳钢的光生阴极保护效果.结果 表明:TiO2纳米管表面成功负载了花簇状的CdIn2S4.在可见光照射下,CdIn2S4/TiO2纳米复合材料可以使Q235碳钢的开路电位明显负移,电位可以降至-1.12 V(vs SCE),表明将CdIn2S4与TiO2复合后可以明显提升TiO2对Q235碳钢的光生阴极保护性能,这是由于沉积CdIn2S4后,TiO2纳米管对可见光的响应能力显著增强,光电转换效率明显提升.     

One-dimensional Ag2S/ZnS/ZnO nanorod array films for photocathodic protection for 304 stainless steel

Highly ordered Ag_2 S/ZnS/ZnO nanorod array film photoanodes were prepared on a Ti substrate for photocathodic cathodic protection.The results indicated that the photoresponse range of the Ag_2S/ZnS/ZnO composite film was extended compared to those of the ZnO and ZnS/ZnO films,indicating its higher light absorption capacity.When the Ag_2S/ZnS/ZnO composite film served as a photoanode,the film can provide the best effective photocathodic protection for 304 stainless steel in a 3.5 wt% NaCl solution under white light illumination compared to the ZnO and ZnS/ZnO films.Additionally,in comparison to pure ZnO film,the photocurrent for the ZnS/ZnO film remained the same without noticeable fluctuation after illumination for 1 h,indicating that the ZnS functionalization improved the stability by overcoming the photocorrosion effect of the ZnO photoanode under light irradiation.     

A photoelectrochemical study of CdS modified TiO2 nanotube arrays as photoanodes for cathodic protection of stainless steel

An electrodeposited CdS nanoparticles-modified highly-ordered TiO₂ nanotube arrays (CdS-TNs) photoelectrode and its performance of photocathodic protection are reported. The self-organized TiO₂ nanotube arrays are fabricated by electrochemical anodization in an organic-inorganic mixed electrolyte and sensitized with CdS nanoparticles by electrodeposition via a single-step direct current. The morphology, crystalline phase, and composition of the CdS-TNs films were characterized systematically by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy, respectively. The photoelectrochemical performances of the CdS-TNs film under illumination and dark conditions in 0.5 M NaCl solution were evaluated through the electrochemical measurements. It is indicated that the TNs incorporated by CdS effectively harvest solar light in the UV as well as the visible light (up to 480 nm) region. It is supposed that the high photoelectro-response activity of the CdS-TNs is attributed to the increased efficiency of charge separation and transport of electrons. The electrode potentials of 304 stainless steel coupled with the CdS-TNs is found to be negatively shifted for about 246 mV and 215 mV under UV and white light irradiation, respectively, which can be remained for 24 h even in darkness. It is implied that the CdS-TNs are able to effectively function a photogenerated cathodic protection for metals both under the UV and visible light illumination.     

Fe2O3/TiO2和ZnO/TiO2纳米颗粒薄膜的亲水性能和光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃上制备了锐钛矿型TiO_2和过渡金属铁、锌离子掺杂的TiO_2薄膜,并通过XRD、XPS、AFM表征了合成的薄膜。结果表明铁和锌离子掺入后,TiO_2薄膜变的更加致密。铁离子和锌离子分别以Fe_2O_3和ZnO的形式存在,在紫外光照射下,TiO_2薄膜表现明显的亲水性,金属离子掺杂的TiO_2薄膜,亲水性能明显增强,铁离子掺入对光催化降解甲基橙有一定的抑制作用;少量的锌离子掺入对光催化降解甲基橙有促进作用,锌离子掺入量增大后,效果并不明显。     

Fast fabrication of long TiO2 nanotube array with high photoelectrochemical property on flexible stainless steel

Oriented highly ordered long TiO2 nanotube array films with nanopore structure and high photoelectrochemical property were fabricated on flexible stainless steel substrate (50 microm) by anodization treatment of titanium thin films in a short time. The samples were characterized by means of field emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray diffraction (XRD) and photoelectrochemical methods, respectively. The results showed that Ti films deposited at the condition of 0.7 Pa Ar pressure and 96 W sputtering power at room temperature was uniform and dense with good homogeneity and high crystallinity. The voltage and the anodization time both played significant roles in the formation of TiO2 nanopore-nanotube array film. The optimal voltage was 60 V and the anodization time is less than 30 min by anodizing Ti films in ethylene glycerol containing 0.5% (w) NH4F and 3% (w) H2O. The growth rate of TiO2 nanotube array was as high as 340 nm/min. Moreover, the photocurrent-potential curves, photocurrent response curves and electrochemical impedance spectra results indicated that the TiO2 nanotube array film with the nanoporous structure exhibited a better photo-response ability and photoelectrochemical performance than the ordinary TiO2 nanotube array film. The reason is that the nanoporous structure on the surface of the nanotube array can separate the photo electron-hole pairs more efficiently and completely than the tubular structure.     

化学镀Ni-P合金/TiO2复合膜的耐蚀性研究

在改进常规制备方法的基础上，提出化学镀/溶胶-凝胶复合法在碳钢表面制备TiO2复合膜的新技术。用衍射研究了复合膜的组织形态，采用环境扫描电镜（ESEM）表征了复合膜的表观和断面形貌，用极化电阻、阳极极化曲线测量等方法研究TiO2复合膜在0.5mol/L硫酸和0.5mol/L氯化钠溶液中的耐蚀性能。结果表明A3钢表面的TiO2复合膜耐蚀性能优良。     

掺钽TiO2薄膜的生物活性研究

采用射频磁控溅射技术在表面纳米化316L不锈钢基体上制备掺钽TiO2薄膜,研究了不同掺钽量对表面纳米化316L不锈钢基TiO2薄膜形貌、结构、亲水性和生物活性的影响规律。结果表明掺杂适量的钽能够细化TiO2薄膜颗粒;掺钽能够改善TiO2薄膜的亲水性和生物活性;含钽36%的TiO2薄膜表面自由能比未掺杂时提高了30.1mN/m,在SBF溶液中能促进羟基磷灰石在其表面晶化。     

Ti和TiO2薄膜在血管支架表面附着状况的研究

采用非平衡磁控溅射法在316L不锈钢制成的血管支架表面制备Ti以及TiO2薄膜,初步研究了Ti薄膜厚度、TiO2薄膜沉积速率对薄膜在血管支架表面附着状况的影响.结果表明,支架表面较薄的Ti薄膜附着状况较厚的Ti薄膜好;低沉积速率制备的TiO2薄膜在支架表面附着状况好于高沉积速率制备的TiO2薄膜;对于Ti/TiO2复合薄膜,Ti层厚度过大不利于Ti/TiO2复合薄膜在支架表面附着.     

聚苯胺对1Cr13不锈钢无氧钝化的作用机理

聚苯胺(PANI)具有防腐蚀性能,目前对除氧条件下可用作防腐蚀涂料基料、能促进金属钝化的PANI研究较少.为此,将掺杂态PANI制备成单独的PANI膜电极, 研究了该电极在1 mol/L H2SO4中的性质及其在除氧条件下与1Cr13不锈钢的电化学耦合行为.无氧条件下,PANI膜与1Cr13不锈钢耦合时,PANI能使1Cr13不锈钢稳定钝化.根据电化试验提出,掺杂态PANI对1Cr13不锈钢的防腐蚀作用来自于伽伐尼阳极保护作用, PANI膜在除氧酸性溶液中通过循环脱杂与掺杂为金属钝化提供了必需的氧化电流.     

SO42-浓度对304不锈钢在NaCl溶液中点蚀行为影响的研究

利用动电位极化、电化学阻抗谱(EIS)和激光电子散斑干涉(ESPI)研究了3.5%NaCl溶液中,SO24-浓度对304不锈钢点蚀行为的影响。使用0.3V(vs SCE)极化条件下的计时电流法结合ESPI确定了点蚀诱导时间。结果表明:当SO24-浓度为0.5%时,不锈钢的耐蚀性最差;当SO24-浓度低于1%时,不锈钢的耐蚀性较不存在SO24-时的耐蚀性差;当SO24-浓度高于1%时,不锈钢的耐蚀性较不存在SO24-时的耐蚀性好。在3.5%NaCl+0.5%Na2SO4溶液中,点蚀诱导时间是4s,在3.5%NaCl溶液中和3.5%NaCl+4%Na2SO4溶液中点蚀诱导时间分别是9s和94s。     

Ag/TiO_(2-x)N_x纳米管的光电催化性能

在0.5wt%NaF+1mol/L Na2SO4溶液中,20V电压下,通过阳极氧化的方法,在纯Ti片表面制备出与基底垂直、排列整齐有序的TiO2纳米管,将制得的TiO2纳米管在500℃、氨气的气氛下退火2h,然后,在0.5mol/L AgNO3溶液中用12W的紫外灯照射24h,制备出Ag/TiO2-xNx纳米管,并用XRD,SEM和XPS进行表征.实验结果显示,在紫外光下,Ag/TiO2-xNx纳米管的光电催化降解效率比TiO2纳米管的光电催化降解效率提高了39.68%;在可见光下,Ag/TiO2-xNx纳米管的光电催化降解效率比TiO2-xNx纳米管可见光光电催化的降解效率提高了12%.可见光光电催化16h后,初始浓度为10×10-6mol/L的亚甲基蓝降解率达到50.53%.