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纳米TiO2/Sb2O5涂层的光生阴极保护研究

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无机材料学报 2009年第3期24卷 525-530页

作者：周民杰曾振欧钟理赵国鹏华南理工大学化学与化工学院广州510640 广州二轻工业科学技术研究所广州510170

采用溶胶-凝胶法在304不锈钢表面制备了纳米TiO2/Sb2O5叠层涂层.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对涂层表面形貌、晶体结构以及组成进行表征.采用电化学方法研究涂层的光电化学性能与光生阴极保护特性.结... 详细信息

采用溶胶-凝胶法在304不锈钢表面制备了纳米TiO2/Sb2O5叠层涂层.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对涂层表面形貌、晶体结构以及组成进行表征.采用电化学方法研究涂层的光电化学性能与光生阴极保护特性.结果表明,所制备的纳米TiO2/Sb2O5叠层涂层表面连续、均匀、致密;XRD分析表明纳米TiO2为锐钛矿型;XPS分析表明纳米涂层表面与内层均由Ti、Sb、O、C四种元素组成;稳定电位与极化曲线测试表明,在3%NaCl溶液中,纳米TiO2/Sb2O5叠层涂层的光电化学性能低于纯纳米TiO2涂层,但纳米TiO2/Sb2O5涂层经紫外光照1h,停止紫外光照后的延时阴极保护作用可达4h.通过研究分析,提出了一种新的纳米叠层涂层光生阴极保护作用机理.

关键词：纳米TiO2 纳米Sb2O5 叠层涂层光电化学光生阴极保护腐蚀防护

铁掺杂TiO_2纳米管阵列对不锈钢的光生阴极保护

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物理化学学报 2007年第12期23卷 1886-1892页

作者：李静云虹林昌健厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室福建厦门361005

在含FeSO4的HF、H2SO4/HF、NaF/Na2SO4溶液中,通过电化学阳极氧化直接在纯钛表面制备Fe掺杂的TiO2(Fe-TiO2)纳米管阵列.应用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对纳米管阵列... 详细信息

在含FeSO4的HF、H2SO4/HF、NaF/Na2SO4溶液中,通过电化学阳极氧化直接在纯钛表面制备Fe掺杂的TiO2(Fe-TiO2)纳米管阵列.应用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对纳米管阵列的结构、形貌及化学组成进行表征.利用光电化学测量研究Fe-TiO2纳米管阵列在不同波长范围内的光电响应特性和光生阴极保护行为.考察了温度、时间、掺杂含量等参数对TiO2纳米管阵列的几何尺寸、形貌和光电性能的影响.结果表明,Fe掺杂可有效减缓TiO2纳米管阵列载流子的复合,窄化TiO2带隙宽度,Fe-TiO2在410-650nm范围显示强吸收,并使光谱响应扩展到波长大于400nm的可见光区.实验结果还表明,Fe-TiO2纳米管阵列对316不锈钢(316L)具有良好的光生阴极保护作用,暗态下阴极保护作用可继续维持.

关键词：阳极氧化氧化钛纳米管 Fe掺杂光生阴极保护可见光机理

水热法制备TiO_2纳米线薄膜的光生阴极保护性能

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物理化学学报 2010年第9期26卷 2349-2353页

作者：朱燕峰杜荣归李静漆海清林昌健厦门大学化学化工学院化学系固体表面物理化学国家重点实验室福建厦门361005

应用水热法在钛箔表面制备TiO2纳米线薄膜,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射和紫外-可见分光光度法对薄膜进行表征,用电极电位和电化学阻抗谱考察TiO2光生阴极保护性能.结果表明:薄膜由纵横交错的锐钛矿型TiO2纳米线组成,纳米线的... 详细信息

应用水热法在钛箔表面制备TiO2纳米线薄膜,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射和紫外-可见分光光度法对薄膜进行表征,用电极电位和电化学阻抗谱考察TiO2光生阴极保护性能.结果表明:薄膜由纵横交错的锐钛矿型TiO2纳米线组成,纳米线的直径约10nm.在150℃下反应6h生成的TiO2纳米线薄膜在0.3mol·L-1 Na2SO4溶液和0.3mol·L-1 Na2SO4+0.5mol·L-1 HCOOH混合溶液中对与TiO2薄膜耦连的403不锈钢均有良好的阴极保护效应.TiO2膜所在溶液中含有HCOOH时,可使耦连的403不锈钢在0.5mol·L-1 NaCl溶液中电极电位负移约545mV,界面反应电阻显著变小,表明电解质溶液加入HCOOH可以增强TiO2纳米线薄膜对403不锈钢的光生阴极保护效应.

关键词：水热法 TiO2纳米线薄膜光生阴极保护 403不锈钢

NiO/TiO_(2)异质结构纳米管阵列膜对不锈钢的光生阴极保护及其储能性能

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物理化学学报 2021年第3期37卷 66-72页

作者：金飘官自超梁燕谭凯王霞宋光铃杜荣归厦门大学化学化工学院化学系福建厦门361005 厦门大学海洋材料腐蚀防护研究中心材料学院福建厦门361005

本工作通过修饰TiO_(2)制备半导体复合膜,提高其光吸收和光电化学性能,以期应用于光生阴极保护。先采用阳极氧化法在Ti表面制备TiO_(2)纳米管阵列膜,再应用水热处理法在膜表面沉积NiO纳米颗粒,形成具有异质结构纳米管复合膜。利用扫描... 详细信息

本工作通过修饰TiO_(2)制备半导体复合膜,提高其光吸收和光电化学性能,以期应用于光生阴极保护。先采用阳极氧化法在Ti表面制备TiO_(2)纳米管阵列膜,再应用水热处理法在膜表面沉积NiO纳米颗粒,形成具有异质结构纳米管复合膜。利用扫描电子显微镜、X-射线衍射、X-射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱、光致发光谱和光电化学技术对制备的纳米膜进行表征。结果表明,与纯TiO_(2)纳米管膜比较,NiO/TiO_(2)纳米管复合膜的光吸收扩展到可见光区。白光照射下,其在0.5 mol·L^(−1) KOH和1 mol·L^(−1) CH3OH混合液中的光电流密度达到176μA·cm^(−2),是纯TiO_(2)纳米管膜的2倍。复合膜具有良好的光生阴极保护作用,与0.5 mol·L^(−1) NaCl溶液中的403不锈钢耦连后,可使其电极电位下降440 mV,在光照2.5 h再转为暗态后,因具有电荷储存能力还可继续提供约15.5 h的阴极保护效应。

关键词：阳极氧化水热处理 TiO_(2)纳米管 NiO 光电化学光生阴极保护不锈钢

ZnSe/MoO3/TiO2复合膜的制备及其光生阴极保护效应

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物理化学学报 2019年第11期35卷 1232-1240页

作者：王海鹏官自超王霞金飘许慧陈丽芳宋光铃杜荣归厦门大学化学化工学院化学系福建厦门361005 厦门大学材料学院海洋材料腐蚀防护研究中心福建厦门361005

针对TiO2半导体不能有效吸收可见光,光电转换效率较低等问题,可通过对TiO2半导体进行修饰和改性,制备TiO2复合材料,提高其光电化学性能。因此,本工作以Ti表面制备的TiO2纳米管膜为基础,分别应用循环伏安电沉积法和脉冲电沉积法在膜表面... 详细信息

针对TiO2半导体不能有效吸收可见光,光电转换效率较低等问题,可通过对TiO2半导体进行修饰和改性,制备TiO2复合材料,提高其光电化学性能。因此,本工作以Ti表面制备的TiO2纳米管膜为基础,分别应用循环伏安电沉积法和脉冲电沉积法在膜表面先后沉积MoO3和ZnSe颗粒,获得具有级联能带结构的ZnSe/MoO3/TiO2纳米管复合膜,并将其应用于对403不锈钢(403SS)实施光生阴极保护。相较于纯TiO2纳米管膜,紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和光致发光(PL)谱测试表明,ZnSe/MoO3/TiO2复合膜的吸收边红移,在可见光区具有良好的光吸收性能,光生载流子复合得到更有效抑制。光电化学测试表明,白光照射下,处于0.5 mol·L-1 KOH溶液中的ZnSe/MoO3/TiO2复合膜的光电流密度达到了同条件下纯TiO2膜的2倍,可使与之耦连的浸泡于0.5 mol·L-1 NaCl溶液中的403SS电极电位下降470 mV,显示出良好的光生阴极保护效应。复合膜还具有一定的储能特性,在光照后又转为暗态的22.5 h内仍对403SS具有一定阴极保护作用。

关键词：阳极氧化电沉积 TiO2纳米管不锈钢光电化学性质光生阴极保护

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TiO_2光生阴极保护纳米薄膜研究进展

表面技术 2018年第3期47卷 203-209页

作者：段体岗马力张海兵许立坤侯健邢少华辛永磊中国船舶重工集团公司第七二五研究所海洋腐蚀与防护重点实验室山东青岛266101

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... 详细信息

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。

关键词：腐蚀防护光生阴极保护涂层/金属体系不锈钢 TiO2 改性研究

电解质对TiO_2纳米管阵列膜光生阴极保护效应的影响

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高等学校化学学报 2013年第10期34卷 2408-2414页

作者：张娟朱燕峰郭亚徐璐漆海清周剑章杜荣归林昌健厦门大学化学化工学院化学系固体表面物理化学国家重点实验室厦门361005

基于光电化学测试考察了光电解池中电解质(NaNO3,NaCl,Na2SO4,Na2S和NaOH)的种类和浓度对阳极氧化法制备的锐钛矿型TiO2膜电极光电性能的影响,并解释了其作用机理.结果表明,电解质捕获空穴的能力顺序为Na2S>NaOH>Na2SO4>NaCl>NaNO3.Na2S... 详细信息

基于光电化学测试考察了光电解池中电解质(NaNO3,NaCl,Na2SO4,Na2S和NaOH)的种类和浓度对阳极氧化法制备的锐钛矿型TiO2膜电极光电性能的影响,并解释了其作用机理.结果表明,电解质捕获空穴的能力顺序为Na2S>NaOH>Na2SO4>NaCl>NaNO3.Na2S和NaOH在溶液中具有协同作用,当两者组成混合溶液并且浓度均为0.5 mol/L时,更有利于TiO2膜光生电子-空穴对的分离和光电转化性能的提高.当0.5 mol/L NaCl溶液中的403不锈钢(403SS)与0.5 mol/L Na2S+0.5 mol/L NaOH混合溶液中的TiO2膜电极耦连时,光照膜电极可使403SS的电极电位负移约650 mV,具有良好的光生阴极保护效应.当切断光源时,在该混合液中TiO2膜也能对403SS起到一定的阴极保护作用.

关键词： TiO2纳米管阵列膜电解质空穴捕获剂光生阴极保护

TiO2纳米管阵列光生阴极保护性能研究进展

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表面技术 2020年第4期49卷 306-314页

作者：焦杨王刚江少群河海大学力学与材料学院南京211100 南通河海大学海洋与近海工程研究院江苏南通226019

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... 详细信息

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。

关键词： TiO2纳米管阵列不锈钢碳钢改性光生阴极保护腐蚀

TiO_2纳米管阵列膜的制备及对304不锈钢的光生阴极保护效应

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功能材料 2012年第9期43卷 1147-1150页

作者：漆海清朱燕峰张娟杜荣归林昌健厦门大学化学化工学院化学系固体表面物理化学国家重点实验室福建厦门361005

应用电化学阳极氧化法在Ti表面构筑不同的TiO2纳米管阵列膜。采用XRD、SEM、XPS表征薄膜的结构、形貌和组成。通过电化学阻抗谱及电位随时间变化的测试,考察TiO2薄膜的光生阴极保护效应。结果表明薄膜主要由锐钛矿型的TiO2纳米管阵列组... 详细信息

应用电化学阳极氧化法在Ti表面构筑不同的TiO2纳米管阵列膜。采用XRD、SEM、XPS表征薄膜的结构、形貌和组成。通过电化学阻抗谱及电位随时间变化的测试,考察TiO2薄膜的光生阴极保护效应。结果表明薄膜主要由锐钛矿型的TiO2纳米管阵列组成,当304不锈钢耦连于紫外光照下的TiO2薄膜电极时,其界面反应电阻变小,电极电位显著降低,说明TiO2纳米管薄膜能够对不锈钢产生良好光生阴极保护效应,特别是掺Fe的TiO2薄膜在光照时可使不锈钢电位降低约450mV,而且在暗态时也能较长时间保持对不锈钢的阴极保护作用。

关键词：阳极氧化 TiO2纳米管 304不锈钢光生阴极保护