金属硫化物提升TiO 2 纳米管阵列光致阴极保护性能的研究

发布时间：2024-12-11 04:43

　　我国海岸线漫长,近年来随着海洋经济高速发展,我国海岸工程、码头、离岸风电、跨海桥梁建设体量迅猛扩张,钢铁材料大量应用。然而海洋腐蚀问题是海洋开发过程中面临的主要威胁之一。因此,海洋环境腐蚀与控制受到国内外学者的广泛关注。光致阴极保护有效地利用海洋环境太阳能充足、盐度高的特点对需要保护的钢铁材料进行阴极保护。二氧化钛(TiO2)纳米材料是光致阴极保护领域常用半导体材料,然而TiO2纳米材料自身也存在一些缺陷,影响了 TiO2纳米材料的应用。诸如:TiO2纳米材料禁带宽度较大,限制了其对可见光的吸收,致使太阳光谱中大部分的能量无法利用;TiO2纳米材料中光生载流子复合速率过大,致使光生电子利用率较小,不能为被保护金属提供充足的电子。本文针对TiO2纳米材料禁带宽度较大只能吸收紫外光这一缺陷,通过金属硫化物改性TiO2纳米管阵列,拓宽其光吸收范围,加快光生载流子分离。具体研究内容如下:(1)以Ti箔为基体,以氟化铵溶液为电解质溶液通过两步阳极氧化法制备管径均匀、相互独立、高度有序的TiO2纳米管阵列。并用扫描电子显微镜、X射线衍射等表征手段对样品的形貌、组成进行表征。(2)Q235碳钢是一种海...

【文章页数】：116 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光致阴极保护原理
    1.3 TiO₂在光致阴极保护中的应用
        1.3.1 光致阴极保护领域常用的半导体材料
        1.3.2 TiO₂光致阴极保护研究进展
        1.3.3 纳米TiO₂的制备方法
        1.3.4 阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列原理
        1.3.5 纳米TiO₂的改性方法
        1.3.6     研究思路
    1.4 选题的目的及研究内容
        1.4.1 选题目的
        1.4.2 研究内容
    参考文献
第2章 CdIn₂S₄/TiO₂的制备及其对Q235碳钢光致阴极保护性能的研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 TiO₂纳米管阵列与CdIn₂S₄/TiO₂纳米复合材料的制备
        2.2.4 Q235电极与纳米复合材料电极的制备
        2.2.5 材料的表征
        2.2.6 TiO₂纳米管阵列与CdIn₂S₄/TiO₂纳米复合材料光电化学测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 CdIn₂S₄/TiO₂纳米复合材料的形貌分析
        2.3.2 CdIn₂S₄/TiO₂纳米复合材料的组成分析
        2.3.3 CdIn₂S₄/TiO₂纳米复合材料的光吸收性能分析
        2.3.4 CdIn₂S₄/TiO₂纳米复合材料的光电化学性能分析
        2.3.5 CdIn₂S₄/TiO₂纳米复合材料对Q235碳钢的光致阴极保护效果分析
        2.3.6 CdIn₂S₄/TiO₂纳米复合材料光致阴极保护机理探讨
    2.4 本章小结
    参考文献
第3章 MoS₂/TiO₂的制备及其对304不锈钢光致阴极保护性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 TiO₂纳米管阵列与MoS₂/TiO₂纳米复合材料的制备
        3.2.3 304电极及纳米复合材料电极的制备
        3.2.4 材料的表征
        3.2.5 TiO₂纳米管阵列和MoS₂/TiO₂复合材料的光电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 MoS₂/TiO₂纳米复合材料的形貌分析
        3.3.2 MoS₂/TiO₂纳米复合材料的组成分析
        3.3.3 MoS₂/TiO₂纳米复合材料的光吸收能力分析
        3.3.4 MoS₂/TiO₂纳米复合材料的光电化学性能分析
        3.3.5 MoS₂/TiO₂纳米复合材料对304不锈钢的光致阴极保护性能分析
        3.3.6 MoS₂/TiO₂纳米复合材料光致阴极保护机理探讨
    3.4 本章小结
    参考文献
第4章 In₂S₃/Ag/TiO₂的制备及其对304不锈钢光致阴极保护性能的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 TiO₂纳米管阵列与In₂S₃/Ag/TiO₂纳米复合材料的制备
        4.2.3 材料的表征
        4.2.4 TiO₂纳米管阵列和In₂S₃/Ag/TiO₂复合材料的光电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 In₂S₃/Ag/TiO₂纳米复合材料的形貌分析
        4.3.2 In₂S₃/Ag/TiO₂纳米复合材料的组成分析
        4.3.3 In₂S₃/Ag/TiO₂纳米复合材料的光吸收能力分析
        4.3.4 In₂S₃/Ag/TiO₂纳米复合材料的光电化学性能分析
        4.3.5 In₂S₃/Ag/TiO₂纳米复合材料针304不锈钢光致阴极保护性能分析
        4.3.6 In₂S₃/Ag/TiO₂纳米复合材料光致阴极保护机理探讨
    4.4 本章小结
    参考文献
第5章 4NBT-TiO₂的制备及其对304不锈钢光致阴极保护性能的研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验原料
        5.2.2 TiO₂纳米管阵列与4NBT-TiO₂纳米复合材料的制备
        5.2.3 304电极与纳米复合材料电极的制备
        5.2.4 材料的表征
        5.2.5 TiO₂电极和4NBT-TiO₂电极的光电化学测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 TiO₂纳米管阵列的形貌分析
        5.3.2 4NBT-TiO₂纳米复合材料的组成分析
        5.3.3 4NBT-TiO₂纳米复合材料的光吸收能力分析
        5.3.4 4NBT-TiO₂纳米复合材料的光电化学性能测试
        5.3.5 4NBT-TiO₂纳米复合材料对304不锈钢光致阴极保护性能分析
        5.3.6 4NBT-TiO₂纳米复合材料光致阴极保护机理探讨
    5.4 本章小结
    参考文献
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：4016206