锡系材料在海洋工程光生阴极保护中的应用

发布时间：2020-08-02 19:05

【摘要】：海洋是一个腐蚀因素多、条件复杂的环境。不锈钢作为一种耐蚀性良好的金属材料,在海水腐蚀、微生物侵害等的共同影响下,仍会发生点蚀问题,同时还存在间隙腐蚀和应力腐蚀开裂。不锈钢一旦受到腐蚀侵害,不仅会影响强度、硬度等机械性能,还会降低其可靠性。因此探寻一种绿色有效的腐蚀防护方法,对延长构件寿命、确保安全生产具有重要的现实意义。本论文针对TiO_2在光生阴极保护中存在的缺陷,对其进行掺杂改性,增强其对304不锈钢的光生阴极保护效果。论文通过阳极氧化法和连续去离子沉积法(SILAR)制备了SnS/TiO_2和SnS_2/TiO_2,通过水热法制备SnSe/TiO_2。研究中使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射(DRS)对样品进行表征,并运用开路电位(OCP)、光电流密度曲线、电化学阻抗谱(EIS)对样品进行性能测试。本论文通过表征实验,证实了已成功制备出SnS/TiO_2、SnS_2/TiO_2和SnSe/TiO_2纳米复合材料。且随着原材料浓度的增加,生成更多的SnS吸附在TiO_2表面;随着沉积次数的增多,SnS_2团聚现象逐渐明显。漫反射实验结果也表明了SnS/TiO_2、SnS_2/TiO_2和SnSe/TiO_2纳米复合材料相比较于纯TiO_2,体现出更优的可见光吸收性能。通过电化学实验,表明了SnS/TiO_2作为光阳极与304不锈钢耦连后,可使不锈钢的电位降至-630~-710 mV,并能储存电子使其在暗态下仍受到保护。负载量最优的SnS_2/TiO_2(6C)单位面积的光阳极可产生光电流约为30μA/cm~2左右,约是TiO_2的5倍。SnSe/TiO_2样品也显示出比TiO_2对304不锈钢有更好的阴极保护效果,且通过长时间的OCP测试表现出了较好的稳定性。
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P755.3
【图文】：

锡系材料在海洋工程光生阴极保护中的应用区的特殊环境，最有可能发生腐蚀，其次是潮差区。浪花飞溅区既受又在浪花退去时充分接触空气中的氧气，各种条件决定了浪花飞溅区受到腐蚀侵害，而且周期性的干湿交替、盐度浓缩以及外界的光照、属构件的锈层容易发生自氧化反应从而加剧腐蚀。研究表明，同种材的腐蚀速率比全浸区高 3-5 倍[6]。潮差区的结构物不仅存在海水环境的腐蚀，还存在海面风浪力的周期作用引起的腐蚀疲劳[7]。潮差区还问题，生物不仅会引起腐蚀，还会吸附在结构物表面，加大负重，进题。

图 3.1 电化学测量的实验装置的示意图.1 Schematic diagram of the experimental setup for the electrochemical measureme与讨论/TiO2纳米复合材料表征分析 TiO2纳米管和 SnS/TiO2复合材料后，用 SEM 观察其形貌，最终得 所展现。在图 3.2（a）中可以比较直观的反映出实验获得的 TiO2均钛基板上。纳米管直径为 45-70 nm，管壁厚约为 15 nm。图 3.2（bSnS/TiO2复合材料的形貌。由于 SnS/TiO2是通过 SILAR 方法制备的压，所以沉积的 SnS 形状不规则。可以看出 a-SnS/TiO2复合材料中TiO2管口，沉积量较少。随着 SnCl2·2H2O 和 Na2S·9H2O 浓度的增加米管表面的 SnS 含量增加。与 a-SnS/TiO2相比，b-SnS/TiO2中 TiO2S 含量更合适，而且还保留了光生电子的传输通道。样品 c-SnS/TiO2象，这可能是 SnS 沉积过多造成的。描电子显微镜附带的 EDS 光谱分析，三个样品中均含有 O，Ti，S

图 3.2 TiO2纳米管和三种 SnS/TiO2复合物的 SEM images of the (a) TiO2NTs, (b) a-SnS/TiO2, (c) b-SnS/TiO2, and (d) c-S

【参考文献】

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本文编号：2778931