Si-TiO_2膜的制备及其光生阴极保护性能

采用溶胶凝胶法和浸渍提拉法在304不锈钢(304SS)表面制备了Si-TiO_2薄膜,通过扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)对膜层的形貌和晶型进行了观察,分析了烧结方式、烧结温度、薄膜厚度对Si-TiO_2薄膜性能的影响,并通过紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱、光电化学响应曲线研究了Si-TiO_2薄膜的光电响应特性和光生阴极保护性能。结果表明:在500℃条件下采用逐层烧结方式制备的三层Si-TiO_2薄膜具有最佳的光电性能。掺入Si元素增强了TiO_2薄膜对紫外光的吸收,抑制了光生电子-空穴的复合,从而产生更多的光生电子,增强了对基体材料304SS的保护。Si-TiO_2薄膜在紫外光照射下使304SS的电极电位负移至-650mV(SCE),起到了明显的光生阴极保护作用。     

TiO2纳米管阵列的制备与改性研究进展

TiO_2纳米管阵列具有比表面积大、吸附能力强和电子迁移率高等优点,在光催化降解有机污染物、染料敏化太阳能电池、光解水制氢、气敏元器件等领域具有广阔的应用前景,是当前人们的研究热点之一。对TiO_2纳米管阵列的常见制备方法及其制备原理进行了综述,并分析了各种制备方法的优缺点。同时,TiO_2由于是宽禁带半导体,其光吸收波长主要集中在紫外光区,光响应范围窄导致其对可见光的利用率较低。降低TiO_2的禁带宽度、抑制光生载流子-空穴的复合,成为提高TiO_2纳米管阵列的光催化效率及太阳能利用率的改性研究重点。着重阐述了国内外通过掺杂金属和非金属离子、沉积贵金属、复合半导体等方法来引入杂质或缺陷,使其光生载流子-空穴的复合减缓,或使其吸收光谱红移,从而达到提高光催化效果的相关研究进展,并指出了今后TiO_2纳米管阵列在制备、改性和应用等方面的研究重点和方向。     

掺银二氧化钛薄膜的制备及其性能

采用四氯化钛水解法制备了一系列不同Ag掺杂量的纳米Ag-TiO_2复合薄膜,运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、光致发光(PL)谱、可见光透过(T%)光谱等手段对Ag-TiO_2进行了表征,采用接触角测量仪考察了Ag含量对TiO_2薄膜亲水性的影响,并以8W(λ=254nm)的UV灯作为光源,评价了各薄膜光催化降解亚甲基蓝的活性。UV-Vis测试结果表明,Ag的掺杂使TiO_2吸收边发生红移,有效增强可见光的吸收能力。PL测试结果表明,Ag能显著抑制光生电子(e-)和空穴(h+)的复合。T%光谱测试结果表明,Ag掺杂不影响TiO_2薄膜的可见光透过率。Ag的存在大幅度提高了TiO_2薄膜的亲水性以及对亚甲基蓝的光催化降解活性,当掺杂Ag的质量分数为1%时,TiO_2薄膜与水的接触角几乎为0°,同时可使TiO_2薄膜的光催化活性提高约1.5倍。     

金属光电化学阴极保护材料及其防腐功能化实现研究进展

与传统的腐蚀保护方法相比,光电化学阴极保护是一种节能、环保、经济的腐蚀防护技术.该技术的关键特征是,利用光电化学阴极保护材料在光照条件下产生光生电子,而光生电子以电势差作为驱动力转移到金属上,并富集在金属表面,导致金属的电位负移,从而实现对金属的强制保护.总结了近年来国内外光电化学阴极保护材料的制备方法与性能特点,针对目前TiO2薄膜材料存在的问题,阐述了通过形貌调控、元素掺杂、半导体复合、异质结构成、材料耦合等方式,提升光电化学阴极保护性能的策略和技术.概括了非TiO2类光电化学阴极保护纳米材料的性能及应用,主要有ZnO、SrTiO3、In2O3、g-C3N4、铋基金属氧化物等半导体材料.明确了近年来光电化学阴极保护材料防腐功能化实现的途径和方法,包括光阳极法和直接涂敷法,并比较了二者之间的优缺点.最后,提出了金属光电化学阴极保护材料及防腐功能化研究的发展趋势及存在的问题.     

溶胶凝胶法制备Zn掺杂TiO_2薄膜的表征和光电化学行为（英文）

采用溶胶-凝胶法在纯钛基体上制备Zn掺杂纳米TiO_2薄膜(Zn-TiO_2),研究不同热处理温度下Zn掺杂对纳米TiO_2薄膜的物理性能、光阴极保护效果和光电化学性能的影响。研究表明,与未掺杂TiO_2薄膜相比,Zn的加入提高了Zn-TiO_2薄膜的光电化学响应,在300°C热处理后的薄膜使金属基体的电极电位下降最大,降低了897 mV。SEM-EDS分析表明,Zn在掺杂薄膜中的分布不均匀,XRD结果显示Zn掺杂的薄膜比未掺杂的薄膜晶粒更细小。红外光谱结果表明,TiO_2晶粒表面有Zn—O键生成。紫外光谱表明,Zn掺杂使Zn-TiO 2吸收带边红移,扩大了TiO 2的光响应范围。根据Mott-Shottky曲线可知,Zn-TiO_2薄膜比纯TiO_2薄膜的平带电位更负,载流子量更大。这说明在平带电位、载流子量和空间电荷层宽度的协同作用下,300°C热处理后的Zn-TiO_2薄膜表现了最佳的光电化学响应。     

TiO2纳米管阵列光生阴极保护性能研究进展

TiO2纳米管阵列因具有比表面积大、电子传输能力强、化学稳定性好等特点,以及拥有优势明显的光生阴极保护作用,可以为金属基体提供有效的腐蚀防护,近年来成为了研究的热点之一。为了探索TiO2纳米管阵列在金属防腐蚀方面的应用,就其对不锈钢和碳钢的保护作用以及改性方式对TiO2纳米管阵列的光生阴极保护的延时效果进行了总结,并比较分析了TiO2纳米管阵列对两类钢保护效果的差异,指出了纳米管阵列对碳钢的保护效果不及对不锈钢的保护,其不佳的主要原因是阵列与碳钢基体间的结合强度较低且受界面层结构和电子特性的影响。同时,由于TiO2属于宽禁带半导体材料,对可见光的利用率比较低且当TiO2受到光激发后产生的电子-空穴对的存在时间较短,需要利用不同改性方法来提高光生阴极保护效果,因此对其金属离子掺杂、非金属掺杂、半导体复合、贵金属沉积以及石墨烯复合五种主要改性的研究进展进行了着重阐述,对影响改性效果的主要因素以及相应的改性机理也进行了归纳与分析,并根据当前的研究现状,提出了有待进一步研究和探索的问题,以期为TiO2纳米管阵列获得优良的阴极保护作用提供思路。     

Ag_2CO_3修饰TiO_2增强其光催化降解甲基橙研究

在TiO_2表面沉积Ag_2CO_3制备了Ag_2CO_3/TiO_2异质结光催化剂。用X射线衍射、比表面(BET)、能量散射X射线谱(EDS)表征催化剂的结构和组成,用表面光电压谱(SPV)研究了光催化剂的光生电荷分离特性,并考察了异质结光催化剂对甲基橙的光催化降解活性。结果表明,Ag2CO3沉积在TiO_2表面有效增加了异质结光生电子-空穴分离速率,从而增强了光催化剂对甲基橙的光催化降解性能。     

纳米Cu_2O/Ag/TiO_2三层复合薄膜的结构及性能

通过磁控溅射方法制备了一种新颖的纳米Cu2O/Ag/Ti O2三层复合薄膜。用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光谱仪(Uv-vis)和荧光光谱仪(FLO)对薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能及Ag金属中间层的存在对复合薄膜的影响进行了分析。此外,对薄膜光催化性能的研究表明,插入Ag层的纳米Cu2O/Ag/Ti O2三层复合薄膜显示出远高于Cu2O/Ti O2双层复合薄膜的可见光催化活性。催化性能的提高归因于Ag金属中间层的存在,提高了三层复合薄膜的可见光吸收强度,增加了表面积,促进了激发电子的转移及光生电子和空穴的分离。     

改进型TiO_2光生阴极保护研究进展

概述了TiO2在腐蚀电化学中的应用以及在光生阴极保护方面的最新成果。分析了TiO2的不同制备方法和各自的特点。介绍了光生阴极保护实验的主要测试方法。列举了TiO2掺杂金属、非金属以及金属半导体在光生阴极保护领域的实验进展,并探讨了改性对TiO2光电转化性能的影响。展望了改进型TiO2在金属腐蚀防护领域的应用前景。     

等离子喷涂TiO2-CaF2复合涂层的结构及体外生物矿化能力

目的等离子喷涂TiO_2涂层是生物惰性材料,不能与骨组织很好地结合,制备TiO_2-CaF_2复合涂层以提高氧化钛涂层的体外生物矿化能力。方法利用等离子喷涂技术在医用Ti合金表面制备TiO_2-CaF_2复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱仪(Raman)对复合涂层的微观结构进行表征,利用接触角仪、三维轮廓仪和电化学工作站考察复合涂层的接触角、表面粗糙度和耐腐蚀性能。采用模拟体液(SBF)浸泡实验考察复合涂层的体外矿化能力。结果 TiO_2和TiO_2-20%CaF_2涂层主要由金红石型TiO_2构成,其中含有少量的锐钛矿型TiO_2成分。20%CaF_2的掺杂会促进金红石型TiO_2的形成。CaF_2的加入可改变TiO_2涂层的表面形貌,表面粗糙度Ra从4.96μm降低至0.94μm,亲水性也得到增强。TiO_2-CaF_2复合涂层在SBF中的耐腐蚀性能也较TiO_2涂层有所提高。经SBF浸泡28 d后,TiO_2-CaF_2复合涂层表面可沉积类骨磷灰石,显示了较好的体外矿化能力,而TiO_2涂层则无此能力。结论 CaF_2的掺杂可使TiO_2涂层的表面粗糙度下降,亲水性增强,耐腐蚀性增强。体外矿化实验结果表明,TiO_2-CaF_2复合涂层表面可沉积类骨磷灰石,显示了较好的生物活性。     

纳米CdTe/TiO2复合材料对304不锈钢的光生阴极保护行为

目的研究纳米CdTe/TiO_2复合材料对304不锈钢的光生阴极保护行为。方法采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管,通过循环伏安沉积法在纳米管上进行CdTe修饰。应用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法对比纯TiO_2与CdTe/TiO_2的表面形貌与晶相特征。结合开路电位(OCP)、光电流密度-时间曲线(J-t)、Tafel极化曲线等电化学方法,研究复合材料的光电转化性能及其对304不锈钢的阴极保护行为。结果在光照条件下,耦连CdTe/TiO_2复合材料的304不锈钢的开路电位从初始的-190mV负移至-730mV,光电流密度可达0.15mA/cm~2,闭光后,开路电位上升至-350mV,仍然具有保护作用,说明制备的纳米CdTe/TiO_2复合材料具有储存电子的能力。结论在可见光照射下,与纯二氧化钛相比,制备的CdTe/TiO_2复合材料对304不锈钢的阴极保护性能显著提高,且在闭光状态下仍能维持对不锈钢的保护,对不锈钢起到一定的延时保护效果。     

纳米TiO2-SnO2复合薄膜的光生阴极保护作用及机理研究

用溶胶-凝胶法和旋转涂膜技术在导电玻璃(ITO)表面构筑纳米TiO2膜和纳米TiO2-SnO2复合膜,应用AFM、XRD对膜的形貌及晶体结构进行表征.用光电化学和腐蚀电化学相结合技术,通过测试时间-电位曲线和交流阻抗谱研究光生阴极保护状态下316L不锈钢电极在0.5 mol/L NaCl溶液中的微观界面电荷分布及电子传递规律,探讨光生阴极保护的作用机理.结果表明以TiO2-SnO2复合膜作为光生阳极时,在紫外光照下,316L不锈钢电极可处在阴极保护状态,并且在切断光源后,光生电极电位仍可在较长的一段时间内维持在-0.2 V左右,仍具有一定的阴极保护作用.     

磁控溅射技术制备二氧化钛薄膜研究进展

磁控溅射技术具有溅射速率高、膜基结合力好、易实现工业化生产等技术优势,在二氧化钛薄膜制备方面具有显著优势,但磁控溅射参数对二氧化钛薄膜结构和性能的影响显著,如何通过控制和优化磁控溅射参数,获得高性能二氧化钛薄膜已成为目前的研究热点。概述了不同晶型二氧化钛的结构特点、物理性质和磁控溅射制备二氧化钛薄膜的工作原理,指出成膜过程中的溅射功率、溅射气压、溅射时间、沉积温度和氧分压等是影响薄膜结构和性能的主要因素,并详细阐述了上述五种工艺参数对二氧化钛薄膜沉积速率、膜层厚度、表面粗糙度、相组成和光催化性能等的影响规律和作用机制。此外,还对其他影响薄膜结构和性能的关键因素及影响规律进行了介绍,包括退火温度对膜层组织转变影响的规律,金属元素掺杂和非金属元素掺杂对膜层形貌和性能的影响,以及不同溅射靶材特点及其对成膜过程的影响。最后提出未来磁控溅射技术制备二氧化钛薄膜的研究难点,并对二氧化钛薄膜的下一步研究方向进行了展望。     

TiO2/ITO膜的液相沉积法制备及其用于4-氨基安替比林降解的光电催化活性

利用液相沉积（LPD）法在ITO表面制备TiO2薄膜。光电流和交流阻抗（EIS）测试表明,这种TiO2/ITO液相沉积膜具有良好的光电性能,对紫外光产生灵敏、快速的电流响应,在此膜电极上通过施加一定的阳极偏压可有效分离光生电子-空穴对。将TiO2/ITO膜用于4-氨基安替比林的光电催化降解研究,与其他方法相比,利用此液相沉积膜电极的光电催化技术对于4-氨基安替比林的降解具有明显的协同效果,适合于该污染物的降解处理。当外加阳极偏压为＋0.8 V,支持电解质Na2SO4浓度为0.1 mol/L,溶液pH为2.0时,0.1 mmol/L 4-氨基安替比林120 min的光电催化降解效率最高可达95%。     

铂复合电极研究进展

铂复合电极是通过适当的工艺将铂复合在钛、钽、铌等基体上.主要介绍了铂复合电极的主要复合方法及应用领域.水溶液电镀和冶金复合是目前最常用的制备铂复合电极的方法.此外,铂电极复合方法还有熔盐电镀,磁控溅射,化学气相沉积等,指出了各种方法的优缺点及发展方向.铂复合电极强度高,耐腐蚀性、导电性好,催化活性高,主要应用于阴极保护、电析金属、离子水制备等领域中.     

金属的光电化学方法防腐蚀原理及研究进展

自上世纪70年代以来,半导体特别是TiO2光电催化反应在诸多领域应用引起了广泛研究.近年来研究表明它可用于金属的阴极保护.文中对金属的光电化学方法防腐蚀的化学原理及研究现状进行了简要介绍.     

通过氢还原热处理提升TiO2薄膜的抗菌性能

提升在可见光区间的抗菌效率一直是二氧化钛(TiO₂)抗菌性能研究的重要方向。采用脉冲激光沉积(PLD)制备TiO₂薄膜,并通过氢还原热处理的方法提升TiO₂表面的氧空位浓度从而增强其抗菌性能。结果发现,在以单晶氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为衬底时,生长的TiO₂薄膜为高度择优取向的锐钛矿相。生长温度越高,锐钛矿相的XRD衍射峰越强,薄膜越致密。将在600℃下生长的350 nm厚的TiO₂薄膜进行抗菌性能测试,发现其抗菌率约为86%。对样品进一步在4%H2氛围下进行还原处理,发现其抗菌率提升到约为97%。通过XPS、UV-Visible和PL测试,发现TiO₂经过还原热处理后在其表面形成更多的氧空位,在TiO₂带隙中形成氧空位缺陷能级,导致在可见光区域吸光性能增强,使其具有更高的抗菌性能。通过氢还原过程调控材料的缺陷组成,并研究TiO₂薄膜的光催化抗菌性能及抗菌机理。这种简易的调控TiO₂光吸...