收藏本站
收藏 | 论文排版

TiO_2纳米结构及其复合膜对金属光生阴极保护性能的研究

温哲华  
【摘要】:近年来,TiO_2薄膜因其具有环境友好、化学稳定、在不需要消耗电能的同时可允许存在少量缺陷等优点,引起了研究者在光生阴极保护方面的广泛关注。然而TiO_2只对紫外光有响应(约占太阳光谱的3%),光生载流子易复合,造成了这种材料对光能利用率不高,在暗状态下不能有效的进行光生阴极保护作用。为了解决上述问题,本研究将会对TiO_2纳米线膜做表面改性,通过贵金属沉积、半导体复合等方法制备出银/磷酸银/二氧化钛纳米复合膜、银/铁酸钻/二氧化钛纳米复合膜,从而提高了 TiO_2的光生阴极保护性能。本研究的目的是通过操作简单的浸渍-沉积法、光还原法以及水热法等方法,制备出不同的可以对TiO_2纳米线进行表面改性的复合材料。通过在TiO_2纳米线的表面沉积贵金属以及复合禁带宽度比较窄的半导体,来研究该复合膜对金属腐蚀防护方面的能力,以及其表面的结构与其光电性质的相关性。研究经过对薄膜表面改性,可以增加光生载流子量,减少电子-空穴对的复合,在无光条件下也可以对不锈钢起到保护作用,同时,探索与之相关的保护机理。本文采用一次氧化法,在钛基底的表面先构建出TiO_2纳米线,形成有特殊结构的纳米网。之后在形成的纳米网上面进行表面改性。通过使用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射(UV-vis)、X射线光电子能谱(XPS)等手段分别表征所得到的纳米膜的晶型、形貌、光响应以及其组成成分。用3.5%氯化钠溶液电解质溶液简单模拟海水,观测纯TiO_2纳米线以及改性后的TiO_2复合膜耦合304不锈钢之后产生的保护性能。主要的研究成果如下:(1)研究了在制备纯TiO_2纳米线过程中,电解液浓度、时间对其形貌以及对304不锈钢进行光生阴极保护效果的影响,结果表明电解液浓度为2 M氢氧化钠,反应时间为180 min下制备的TiO_2纳米线,光生载流子寿命长,对304不锈钢阴极保护性能最佳。(2)采用浸渍-沉积法和光还原沉积法,在TiO_2纳米线表面首先沉积磷酸银在选出最佳条件之后沉积银纳米粒子,考察磷酸银沉积次数和银含量对光生阴极保护性能的影响,从而得到对304不锈钢保护性能最好的复合膜。结果表明,沉积6次磷酸银,硝酸银浓度为0.1 M时,所得到的纳米复合膜对304不锈钢保护性能最好。当可见光照射时,复合膜光电流密度最高可达到70AμA·cm~(-2),耦合304不锈钢后,在阴极阳极面积比为1:1的条件下,电极所产生的光生阴极保护电位降低至-550 mV,在无光条件下,也可以对304不锈钢有一定的保护作用。(3)采用水热法和光还原法在TiO_2纳米线表面依次沉积铁酸钴和银,从而提高电子-空穴的分离和对太阳光的利用范围。结果表明,在铁酸钴反应时间为9 h,沉积硝酸银浓度为0.1 M的条件下制得的银/铁酸钴/二氧化钛纳米复合材料,光电流密度最高可达到450μ A·cm~(-2),耦合304不锈钢后的电极所产生的光生阴极保护电位降低至-970 mV,由此可以得出,该复合材料可以对304不锈钢产生有效的阴极保护作用,同样,在暗条件下,也可对304不锈钢产生一定的保护作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 段体岗;马力;张海兵;许立坤;侯健;邢少华;辛永磊;;TiO_2光生阴极保护纳米薄膜研究进展[J];表面技术;2018年03期
2 李春冬;程文华;马晓;刘广义;于良民;;Si-TiO_2膜的制备及其光生阴极保护性能[J];腐蚀与防护;2018年03期
3 尹亮;孔继周;王谦之;周飞;;TiO_2基薄膜的光生阴极保护研究进展[J];材料保护;2018年04期
4 李海莹;刘峥;李庆伟;黄秋梅;张淑芬;;Ni、S单掺杂及共掺杂TiO_2薄膜的制备及光生阴极保护性能研究[J];功能材料;2017年11期
5 郑新华;田维军;顾艳红;赵杰;焦向东;刘世凯;;基于阴极保护TiO_2光生材料的改性研究进展[J];材料保护;2018年07期
6 邱萍;杨连捷;宋玉;杨鸿飞;;添加DMF对TiO_2薄膜光生阴极保护性能影响研究[J];中国腐蚀与防护学报;2018年03期
7 徐晓梅,李云德;HERA高能弹性衍射过程中的能量相关性[J];广西物理;2004年01期
8 陈顺生;曹鑫;陈春卉;周毓雯;卢小菊;;TiO_2基复合光催化剂研究进展[J];功能材料;2018年07期
9 徐晓梅,李云德;HERA光生过程中的强子与光子产生[J];云南师范大学学报(自然科学版);2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 曲阳;李志君;井立强;;改善环境光催化纳米材料性能的光生电荷调控策略[A];第十一届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2018年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 张清林;瞬态表面光伏测试系统的建立及其在功能材料光生电荷性质研究中的应用[D];吉林大学;2006年
2 王百齐;纳米TiO_2的改性及表界面光生电荷分离研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
3 贾会敏;卤氧铋基异质结薄膜界面微结构调控及光电性能研究[D];电子科技大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 孟德栋;Fe_2O_3基光催化剂表/界面光生电荷行为与光电化学水氧化性能研究[D];吉林大学;2018年
2 温哲华;TiO_2纳米结构及其复合膜对金属光生阴极保护性能的研究[D];山东大学;2018年
3 王香;基于前向调制和新型双边带调制的光生毫米波系统研究[D];西安电子科技大学;2017年
4 潘泽威;基于DPMZM和PolM的光生毫米波方案研究[D];西安电子科技大学;2017年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978