窄带隙半导体敏化二氧化钛对304不锈钢的光生阴极保护研究

发布时间：2022-10-10 20:03

　　304不锈钢（304SS）具有良好耐蚀性,但当其应用于海洋环境中时,氯离子会破坏其表面钝化膜,促进点蚀的产生。光生阴极保护技术是一种新型绿色的阴极保护防腐方法,常以Ti O2作为光电转换中心。但Ti O2带隙过宽且光生载流子易复合,导致其光电活性较差。针对Ti O2的缺点,本文通过阳极氧化法制备了Ti O2纳米管,设计了Sb2S3/Sb2O3/Ti O2、Co3O4/Ti O2和Bi OI/Ti O2三种窄带隙半导体敏化的Ti O2基p-n异质结材料,之后对样品进行了材料表征和光电性能测试,并对其保护机理进行了分析讨论。通过一锅水热法将Sb2S3、Sb2O3同时沉积到Ti O2管上,并考察了反应源浓度对复合膜性能的影响。结果发现纳米网状的Sb2S3促进了Ti O2对可见光的吸收,微米棒状的Sb2O3使载流子沿轴向运动,为载流子传输提供了直接通路;导带较负的Sb2S3将Ti O2费米能级拉向更负的电位,利于电子向304SS的传输;p型Sb2S3与n型Sb2O3/Ti O2内建电场的形成促进了载流子的定向传输。当锑源浓度为48 mmol/L时,三元复合物对304SS保护效果最优,可使其电位... 

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 金属在海洋环境中的腐蚀
        1.1.2 常用金属腐蚀防护方法
    1.2 光生阴极保护方法的原理及优点
    1.3 TiO_2的特性及制备方法
        1.3.1 TiO_2的特性
        1.3.2 TiO_2的制备方法
    1.4 改性TiO_2在光生阴极保护应用
        1.4.1 金属/非金属离子掺杂
        1.4.2 贵金属沉积
        1.4.3 碳材料复合
        1.4.4 聚合物复合
        1.4.5 半导体复合
    1.5 本论文研究意义与内容
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 研究内容
第二章 实验材料及方法
    2.1 实验药品
    2.2 实验仪器
    2.3 实验材料预处理
    2.4 材料表征方法
    2.5 电化学表征方法及装置
第三章 Sb_2S_3/Sb_2O_3/TiO_2材料及光生阴极保护研究
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 材料制备
        3.2.2 材料表征
        3.2.3 材料光电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Sb_2S_3/Sb_2O_3/TiO_2的形貌分析
        3.3.2 Sb_2S_3/Sb_2O_3/TiO_2的组成分析
        3.3.3 Sb_2S_3/Sb_2O_3/TiO_2的光吸收性能分析
        3.3.4 Sb_2S_3/Sb_2O_3/TiO_2的光电化学性能测试
        3.3.5 Sb_2S_3/Sb_2O_3/TiO_2对304SS实际保护效果
        3.3.6 Sb_2S_3/Sb_2O_3/TiO_2光生阴极保护机理讨论
    3.4 本章小结
第四章 Co_3O_4/TiO_2材料及光生阴极保护研究
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 材料制备
        4.2.2 材料表征
        4.2.3 材料光电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Co_3O_4/TiO_2的形貌分析
        4.3.2 Co_3O_4/TiO_2的组成分析
        4.3.3 Co_3O_4/TiO_2的光吸收性能分析
        4.3.4 Co_3O_4/TiO_2对304SS光生阴极保护测试
        4.3.5 Co_3O_4/TiO_2的光电化学测试
        4.3.6 Co_3O_4/TiO_2光生阴极保护机理讨论
    4.4 本章小结
第五章 BiOI/TiO_2材料及光生阴极保护研究
    5.1 引言
    5.2 实验
        5.2.1 材料制备
        5.2.2 材料表征
        5.2.3 材料光电化学测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 BiOI/TiO_2的形貌分析
        5.3.2 BiOI/TiO_2的组成分析
        5.3.3 BiOI/TiO_2的光吸收性能分析
        5.3.4 BiOI/TiO_2对304SS光生阴极保护性能测试
        5.3.5 BiOI/TiO_2的光电性能测试
        5.3.6 BiOI/TiO_2光生阴极保护机理讨论
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
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


【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋腐蚀防护的现状与未来[J]. 侯保荣,张盾,王鹏.  中国科学院院刊. 2016(12)
[2]溶胶凝胶法制备Zn掺杂TiO2薄膜的表征和光电化学行为（英文）[J]. 乔丽英,谢奉妤,谢明辉,龚才华,王维朗,高家诚.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(08)
[3]阻锈剂在海洋工程高性能混凝土中的研究进展[J]. 潘崇根,杨小草,徐强,盛建松,詹树林,杨辉.  材料导报. 2013(21)
[4]二氧化钛光催化材料及其改性技术研究进展[J]. 陈琳,杨苏东,王传义,马鹏程.  离子交换与吸附. 2013(01)
[5]海洋工程金属基复合材料的分类与制备[J]. 贺毅强.  热加工工艺. 2011(14)
[6]牺牲阳极材料的研究、应用及展望[J]. 万冰华,费敬银,王少鹏,王磊,陈叶.  材料导报. 2010(19)
[7]水热法制备TiO2纳米线薄膜的光生阴极保护性能[J]. 朱燕峰,杜荣归,李静,漆海清,林昌健.  物理化学学报. 2010(09)
[8]不锈钢阴极保护方法和分类探讨[J]. 王常青,丁毅,马立群,贾大波.  石油化工腐蚀与防护. 2008(05)
[9]我国金属材料的海水腐蚀研究现状[J]. 夏兰廷,王录才,黄桂桥.  中国铸造装备与技术. 2002(06)

博士论文
[1]改性氮化碳纳米材料的光电化学阴极保护性能研究[D]. 荆江平.中国科学院大学(中国科学院海洋研究所) 2018
[2]BiOI光催化剂的稳定性及BiOBr（Cl）性能强化研究[D]. 朵芳芳.太原理工大学 2016
[3]纳米氧化钛的制备、改性及光阴极保护性能[D]. 张伟伟.中国海洋大学 2008

硕士论文
[1]Q235碳钢表面富锌底漆的改性及其作用机理的研究[D]. 韩桃庆.北京化工大学 2016
[2]改性氧化铁光阳极材料的光电化学分解水性能研究[D]. 付泽文.吉林大学 2015



本文编号：3690264