Bi2S3/CdS/TiO2纳米复合材料的制备及对304不锈钢的光生阴极保护性能研究

通过超声辅助连续离子层吸附和反应法在TiO₂纳米管上负载CdS和Bi₂S₃,通过SEM、XRD、XPS等手段对材料的形貌、结构、元素组成和价态进行表征,在模拟太阳光下,系统研究TiO₂纳米复合材料的电化学性能。结果表明,负载CdS和Bi₂S₃的TiO₂纳米复合材料的光吸收范围扩展到可见光区,载流子的复合率也大大降低,光电流密度提升至850μA·cm^-2,是改性前的3.4倍;将其与304不锈钢耦合后,电位降至-0.99 V,比改性前的耦合电位低约70 mV,可以进一步提升对304不锈钢的光生阴极保护效果。     

304不锈钢表面ZnO/TiO2复合薄膜的制备与光生阴极防腐蚀性能研究

采用溶胶-凝胶法和旋涂技术在304不锈钢表面制备了纳米Zn O/Ti O2复合薄膜,使用XRD和SEM对复合薄膜的晶体结构和表面形貌进行了表征。采用电化学分析手段研究了薄膜的复合方式和煅烧温度对复合薄膜光电性能的影响,考察了复合薄膜在3.0%Na Cl溶液中对304不锈钢的光阴极保护性能。结果表明,采用分层制备和分步煅烧工艺制备的Zn O/Ti O2复合薄膜具有优良的光电性能,在紫外光激发下对304不锈钢的光阴极保护性能要显著优于单一Ti O2薄膜和Zn O薄膜。     

ZIF-8/TiO2纳米复合材料的制备及光生阴极保护性能

采用逐步生长法在TiO₂纳米管阵列上负载ZIF-8纳米颗粒制得ZIF-8/TiO₂纳米复合材料。通过XRD、SEM、UV-vis DRS等手段对材料的结构、形貌和光响应进行表征,并在开/闭可见光下对材料进行光电化学测试。结果表明,ZIF-8/TiO₂纳米复合材料光吸收扩展到可见光区;将其作为光阳极与304不锈钢耦合后,光照条件下阴极保护电位可降至-0.92 V,比Ti O₂纳米管阵列降低约180 mV,且在较长时间内可对304不锈钢表现出优异的光生阴极保护性能。     

CdSe-TiO2复合材料对304不锈钢的光生阴极保护性能

采用电化学二次阳极氧化法制备了二氧化钛纳米管,采用动电位沉积法在纳米管上进行CdSe沉积;采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法来观察复合材料的表面形貌与晶相特征.采用开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)、Tafel极化曲线等电化学方法来研究其光电转化性能及其对304不锈钢的阴极保护效果.结果表明,可见光照射下,304不锈钢的开路电位从-190 mV(SCE)降至约-500 mV(SCE),闭光后,电极电位缓慢上升至约-250 mV(SCE),说明暗态下材料仍能维持对不锈钢的保护作用.在可见光范围内,与纯二氧化钛相比,制备的CdSe-TiO2复合材料对304不锈钢的阴极保护性能显著提高.     

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。     

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。     

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。     

CdSe/石墨烯/TiO_2纳米管复合膜的制备及其对金属的保护性能

采用循环伏安沉积法在TiO2纳米管表面构筑了石墨烯和CdSe,其中TiO2纳米管是由阳极氧化法制备而成。通过扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)、X射线衍射分析(XRD)和紫外可见漫反射吸收光谱(UV-vis DRS)等测试方法观察了复合膜的表面形貌、晶型和光响应特征;通过测试可见光照射前后电极的开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)等研究了复合膜对304不锈钢的阴极保护效果。结果表明,锐钛矿相的TiO2纳米管阵列膜排列紧密,孔径约为30~60nm;石墨烯和立方晶相的CdSe均匀地覆盖在TiO2膜表面,在纳米管口与管壁均有分布;可见光照射下,与复合膜耦合的304不锈钢的电位可以从-180mV降至-900mV(SCE),与纯TiO2相比,电位更负。另外,切断电源后,复合膜能够对不锈钢起到延时保护作用并达到12h以上,这说明复合膜能够有效地解决暗态下TiO2光生电子空穴对易复合的问题,改进TiO2对304不锈钢的光生阴极保护效果。     

复合电解液中TiO2纳米管阵列的制备及光生阴极保护性能

采用二次阳极氧化法在3种不同的含氟电解质 (F^-、BF₄^-、F^--BF₄^-) 中制备了 TiO₂纳米管阵列。通过SEM、XRD、UV-vis DRS、PL 等手段对所制备的 TiO₂纳米管阵列形貌、结构、光响应能力以及光生载流子分离效率进行对比研究,同时在开闭可见光条件下进行光电化学性能测试。结果显示,用含NH₄F、NH₄BF₄和H₂O 的乙二醇复合电解液制备的TiO₂纳米管阵列相比于传统单种含氟电解液,具有更规整的结构,光吸收更强,光生载流子分离效率更高,对304不锈钢具有更好的光生阴极保护作用。     

TiO2光生阴极保护纳米薄膜研究进展

光生阴极保护是一种新型的电化学保护方法,近年来成为腐蚀防护领域的研究热点。TiO_2薄膜具有光生电子-空穴对分离能力优异、稳定性良好、价格低廉等优点,在光生阴极保护技术中具有突出优势。首先介绍了TiO_2薄膜光生阴极保护原理,随后介绍了TiO_2薄膜材料的不同制备方法,包括溶胶-凝胶法、阳极氧化法、水热法、热分解法、电泳沉积法和磁控溅射法等。接着针对目前TiO_2薄膜材料存在的问题,阐述了不同掺杂/复合改性方法,主要有掺杂金属和非金属、表面金属沉积、纳米碳材料复合和半导体复合等。同时,总结了不同TiO_2涂层/金属体系(TiO_2/不锈钢体系、TiO_2/铜体系和TiO_2/碳钢体系等)的光生阴极保护研究进展。最后,对TiO_2光生阴极保护技术今后的发展进行了展望,指出拓展TiO_2薄膜的光吸收范围,提高TiO_2光生电子-空穴对的分离效率,获得高结合力、高耐磨性、抗老化的TiO_2涂层,将是未来光生阴极保护领域的重要发展方向。     

氢化TiO2纳米棒的制备及其对Q235碳钢的光生阴极保护特性

随着海洋开发的逐步推进,海洋工程中的金属防腐蚀问题显得愈加重要。目前,可利用半导体的光电效应实现对金属的光生阴极保护,为改善常用的TiO₂光电极材料的弱光吸收和低转换效率问题,文中利用水热法在FTO导电玻璃表面构建一维有序TiO₂纳米棒阵列,并通过氢化处理提高TiO₂对太阳光的吸收和光电流密度。考察了氢化TiO₂纳米棒阵列在海水环境下对Q235碳钢的光生阴极保护特性,结果表明氢化TiO₂纳米棒的光电流密度达到了2.12 mA/cm²,且稳定性良好;当Q235碳钢耦连于模拟太阳光照下的氢化TiO₂纳米棒电极时,其界面反应电阻变小,电极电位较原先的腐蚀电位降低约349 mV,说明氢化TiO₂纳米棒阵列能够对碳钢产生良好的光生阴极保护效应,且该效应在无光条件下能保持至少7 h。     

Cu2O/TiO2/Pt复合薄膜的制备及其性能

为了降解环境污染物,通过磁控溅射的方法在玻璃基底上溅射沉积Cu2O/TiO2/Pt复合薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光谱仪(UV-vis)和光致发光光谱仪(PL)对复合薄膜的表面形貌和光学性能进行分析。通过可见光下对甲基橙溶液的光催化降解试验研究了薄膜的光催化活性。结果表明:Cu2O/TiO2/Pt复合薄膜共有3层,从下到上依次为Pt层、锐钛矿型TiO2层和Cu2O层。薄膜表面平整致密,由形状规则的球形颗粒组成。Cu2O/TiO2/Pt复合薄膜的光催化活性高于Cu2O/TiO2复合薄膜的和纯TiO2薄膜的光催化活性。光催化活性的提高是由于Pt层的存在进一步抑制了光生电子与空穴的复合,延长了光生载流子的寿命,提高了量子产率,进而有效地改善了薄膜的光催化活性。     

多壁纳米碳管/TiO2复合薄膜的制备与光阴极保护性能研究

用溶胶凝胶旋涂工艺在304不锈钢表面制备了多壁纳米碳管MWCNT/TiO₂复合薄膜,用X射线衍射技术和电子显微技术研究了复合薄膜的物相组成与显微形貌,同时采用电化学分析手段,分别在250 W紫外灯和28 W节能灯的照射下,表征了MWCNT/TiO₂复合薄膜在3% NaCl溶液和海水介质中对304不锈钢的光阴极防腐蚀性能。研究结果表明,经450℃煅烧和加入管径为20~40 nm纳米碳管制备的MWCNT/TiO₂复合薄膜,不论是在紫外光还是白光激发下都表现出了比纯TiO₂薄膜更加优良的光电性能。同时也表明在3% NaCl溶液和海水介质中纳米碳管的引入都可有效增强TiO₂薄膜对304不锈钢的光阴极防腐蚀性能。     

有机电解液中TiO2纳米管阵列的制备及其光电性能

在氟化铵/丙三醇电解液中,采用恒压直流阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,并研究其在空气热处理过程中的结晶行为,最后将管阵列作为光阳极组装成染料敏化太阳能电池(DSSC),研究氧化时间和热处理温度对其光电性能的影响。结果表明:TiO2纳米管阵列的形成是一个随时间渐进演变的过程;随着氧化时间的延长,纳米管长度逐渐增大,当时间为70 h时,长度达到5μm左右;管阵列在空气中于400℃以下热处理后,由锐钛矿相构成,450和500℃热处理时,由锐钛矿相和金红石相构成,同时管阵列结构具有良好的高温稳定性。光电性能测试显示,20 V、70 h制备的TiO2纳米管阵列经450℃热处理后,组装成的染料敏化太阳能电池的(有效面积1 cm2)光电转换效率可达到0.989%。     

Photocathodic protection properties of TiO2–V2O5 composite coatings

TiO₂/vanadium pentoxide (V₂O₅) and TiO₂–V₂O₅ coatings were prepared on type 304 stainless steel substrates via a sol–gel method, respectively. The TiO₂/V₂O₅ coating is compared with the TiO₂–V₂O₅ coating in terms of the photo‐electrochemical performance. The two coatings can be stored with photogenerated electrons under UV irradiation in 3 wt% aqueous NaCl. The self‐discharging time of the TiO₂/V₂O₅ coating is slower than that of the TiO₂–V₂O₅ coating. The slow discharging may be suitable for an anti‐corrosion application for stainless steel. In the case while the two coatings are electrochemically charged under UV irradiation for 1 h, the TiO₂/V₂O₅ coating can maintain a good cathodic protection for type 304 stainless steel for 6 h in the dark, while the TiO₂–V₂O₅ coating can only maintain a good cathode protection for 0.5 h in the dark.     

TiO2掺杂SmTaO4陶瓷热物理性能研究

热障涂层是燃气轮机高温部件保护的重要材料之一,SmTaO4陶瓷具有优异的高温相稳定性和力学性能,有望成为新型热障涂层材料。本研究采用固相法制备TiO2掺杂SmTaO4陶瓷,研究结果表明：掺杂TiO2未改变SmTaO4陶瓷晶体结构,样品均为单斜相,掺杂2% mol TiO2的SmTaO4陶瓷烧结过程中出现的第二相为Sm0.33TaO3;随着TiO2含量增加,SmTaO4陶瓷的热导率先下降后上升,当TiO2掺杂含量为2%时,热导率最低为1.42W?m?1?K?1,低于SmTaO4（1.59W?m-1?K-1,900℃）,与7-8YSZ相比（2.1~2.7 W?m?1?K?1,100~900℃）下降了近30%。掺杂2%TiO2的SmTaO4陶瓷热膨胀性系数最大值为10.8×10-6K-1,大于YSZ（~10.0×10-6K-1）和SmTaO4（9.62×10-6K-1,1200℃）,与纯SmTaO4相比,TiO2掺杂提高了SmTaO4陶瓷的热膨胀系数。因此,TiO2掺杂SmTaO4陶瓷有望作为新型热障涂层材料使用。     

纳米复合材料CdS/TiO2NTs的制备及光催化产氢活性

通过离子交换和沉淀反应制备纳米复合材料CdS/TiO2NTs.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、漫反射紫外-可见吸收光谱(DRUVAS)、荧光光谱(FES)、X射线荧光分析(XRF)等手段对该复合材料的结构进行表征.SEM结果表明:钛酸盐纳米管的形成经由TiO2颗粒-片状的钛酸盐-卷曲的钛酸盐纳米管的自组装过程.XRD、DRUVAS、FES和FES结果表明:平均粒度大约 8 nm 的六方相CdS均匀的负载于锐钛矿型TiO2纳米管表面,其吸收边扩展到可见区.与TiO2纳米管及TiO2粉末相比,CdS/TiO2NTs 纳米复合材料展示了较高的可见光催化分解水产氢活性.