RGO电解液中钛阳极氧化行为及耐腐蚀性研究
发布时间：2021-07-10 06:31
钛氧化物—TiO2,无毒、具有高的光催化活性,可以降解有机污染物、抑制细菌生长和繁殖,通常用来制备抗菌包装材料。钛在空气中自发生成的氧化膜较薄,耐腐蚀性和耐磨性差。目前通常使用阳进极氧化工艺对钛金属表面行改性。阳极氧化常用的强酸、强碱电解液易挥发、毒性大、危险性高。因而开发一种绿色环保的电解液尤为重要。本文开发了一种新型环保的还原氧化石墨稀（RGO）/柠檬酸（C6H8O7）体系电解液,研究了阳极氧化电位、氧化时间等对钛氧化膜的生长、结晶及耐腐蚀性能的影响,并探索了氧化膜的生长结晶机理。研究发现:开发的还原氧化石墨烯/柠檬酸体系电解液的电导率为482.5us/cm,电解液的电导率随着氧化石墨烯浓度、还原时间和电解液温度的增加而逐渐增大。对阳极氧化膜进行拉曼光谱测试发现,阳极氧化膜巾钛氧化物以锐钛矿型TiO2存在,在10V低电压下,氧化20 min可以观察到TiO2的结晶吸收峰。随着氧化电压的升高,氧化膜中的TiO2晶体含量逐渐增加,然而氧化电位对氧化膜的结晶类型无影响。其中氧化电压为50 V时,锐钛矿...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TiO2晶体结构图：（a）锐钛矿，（b）金红石，（c）锐钛矿八面体，（d）金红石八面体[22]
新领域。但是该方法对设备的要求高，难以控制膜的微观形貌和晶粒尺寸[43]。（3）阳极氧化法阳极氧化法[44]（AO）是在外加电流作用下，以Ti片或合金基板作阳极，Pt片作阴极，在电解液中通过调节氧化参数（氧化电压、时间、电解液浓度等）的方法制备不同结构和性能的钛阳极氧化薄膜的过程，具有操作简单，膜层均匀细腻的优点。阳极氧化膜的形貌与氧化过程参数有着密切的关系。柳堤[45]等在含氟电解液中，采用SEM和FAM研究阳极氧化电位对纳米管形貌的影响，结果表明：随着氧化电位的升高，纳米管的管径与管间距在逐渐增大（如图1-2）。图1-2不同氧化电位下制备的TiO2纳米管SEM图（a）10V，（b）15V，（c）20V，（d）25V[45]Fig.1-2SEMimagesofTiO2nanotubespreparedatdifferentoxidationpotentials(a)10V,(b)15V,(c)20V,(d)25V[45]
西安理工大学工程硕士专业学位论文6基材表面的结构对于阳极氧化膜的结构与性能也有着重要的影响。牛小丫[46]等人在氢氧化钠体系电解质中，采用阳极氧化法研究了常规纯钛与超精细纯钛的耐腐蚀性能。结果表明：钛表面超精细化提高了晶体缺陷从而得到高耐腐蚀性的氧化膜。赵骏[47]等将高温烧结法与非溶剂致相分离法相结合制备出三维多钛平板膜，再通过阳极氧化法制备出具有良好电化学性能的多孔钛/TiO2纳米复合薄膜（如图1-3），为下一代研究电容器提供了新思路。图1-3多钛孔/TiO2纳米管复合薄膜电极表面、截面SEM图（a）表面，（b）表面（放大），（c）截面，（d）截面（放大）[47]Fig.1-3Sufaceandcross-sectionalSEMmicrographsofTi/TiO2NTscompositemembraneelectrode(a)surface,(b)surface(enlarge),(c)section,(d)section(enlarge)[47]1.6钛阳极氧化膜的生长结晶机理1.6.1钛阳极氧化膜生长机理深入研究氧化物薄膜的生长与结晶机理，探索各种氧化参数对氧化膜生长与结晶的影响，对于控制钛氧化膜的形貌与性能，制备出理想的氧化物薄膜材料有着重要的理论基础和现实意义。阳极氧化过程如图1-4所示[48]，金属钛在两个界面同时形成氧化膜，分别是钛基底/氧化物界面与氧化物/溶液界面。其中钛基底/氧化物界面的氧化膜是金属氧化释放出Ti4+穿过氧化物薄膜向氧化物/溶液界面迁移与O2－、OH－结合所决定的，占氧化膜总量的35%。图1-4钛表面阳极氧化膜生长受离子迁移的影响[48]Fig.1-4IllustrationofinfluenceofionictransportonlocationofnewfilmgrowthonTitanium[48]
【参考文献】：
期刊论文
[1]化学气相沉积技术制备亚厘米尺寸单晶石墨烯的工艺研究[J]. 王延伟,卢维尔,闫美菊,夏洋. 材料导报. 2020(06)
[2]泡沫铜表面改性对化学气相沉积高质量泡沫金刚石的影响[J]. 安俊杰,魏秋平,叶文涛,张龙,包胜友,李崧博,于杨磊,周科朝,马莉,尹登峰. 表面技术. 2020(03)
[3]纳米TiO2可降解包装材料对葡萄的保鲜效果研究[J]. 蒋佳男,李海登,李喜宏,张子楹. 包装工程. 2019(21)
[4]TiO2/C复合光催化剂的制备及降解染料性能的研究[J]. 鲍站霞,王淑花,高银东,于晓颖,温泽玲,史晟,侯文生. 应用化工. 2020(01)
[5]纯钛TA2表面阳极氧化法制备太阳能吸收涂层[J]. 李雪健,姚忠平,魏晗,夏琦兴,王建康,李东琦,姜兆华. 太阳能学报. 2019(07)
[6]纳米二氧化钛热处理过程研究[J]. 吴健春. 钢铁钒钛. 2019(02)
[7]化学气相沉积制备Co-Re合金涂层的热力学分析[J]. 敬瑀,龚伟,王恩泽. 功能材料. 2019(03)
[8]二氧化钛纳米材料的研究与应用[J]. 苏源,黄伟,耿嘉阳,徐磊. 黑龙江科学. 2019(02)
[9]TA2阳极氧化膜的表面残余应力对抗腐蚀性能和组织的影响[J]. 解志鹏,于晓华,张雁南,王枭,黄明楚,詹肇麟. 金属热处理. 2018(12)
[10]多孔钛/TiO2纳米管复合薄膜制备及其电化学性能[J]. 赵骏,乔志军,张志佳,康建立,于镇洋,雷贻文,孙荣禄. 表面技术. 2018(12)
博士论文
[1]氧化石墨烯复合纳米材料的制备及其在药物递送和生物成像上的应用[D]. 徐成.湖南大学 2016
[2]β钛合金生物活性涂层和表面自身纳米化制备、形成机理及耐蚀性能研究[D]. 金磊.东北大学 2015
[3]TiO2纳米材料的制备、改性及其光催化性能研究[D]. 林婵.中国海洋大学 2014
[4]钛表面阳极氧化物的生长、结构及性能研究[D]. 邢俊恒.华南理工大学 2014
[5]TiO2纳米管阵列的阳极氧化制备与光电催化性能[D]. 阴育新.天津大学 2007
硕士论文
[1]固定二氧化钛薄膜的制备及其光催化降解甲醛的研究[D]. 邓吨英.湖南师范大学 2005
[2]溶胶-凝胶法制备(Y1-xEux)2O3发光薄膜及其发光性能研究[D]. 程建良.中南大学 2004
本文编号：3275386
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TiO2晶体结构图：（a）锐钛矿，（b）金红石，（c）锐钛矿八面体，（d）金红石八面体[22]
新领域。但是该方法对设备的要求高，难以控制膜的微观形貌和晶粒尺寸[43]。（3）阳极氧化法阳极氧化法[44]（AO）是在外加电流作用下，以Ti片或合金基板作阳极，Pt片作阴极，在电解液中通过调节氧化参数（氧化电压、时间、电解液浓度等）的方法制备不同结构和性能的钛阳极氧化薄膜的过程，具有操作简单，膜层均匀细腻的优点。阳极氧化膜的形貌与氧化过程参数有着密切的关系。柳堤[45]等在含氟电解液中，采用SEM和FAM研究阳极氧化电位对纳米管形貌的影响，结果表明：随着氧化电位的升高，纳米管的管径与管间距在逐渐增大（如图1-2）。图1-2不同氧化电位下制备的TiO2纳米管SEM图（a）10V，（b）15V，（c）20V，（d）25V[45]Fig.1-2SEMimagesofTiO2nanotubespreparedatdifferentoxidationpotentials(a)10V,(b)15V,(c)20V,(d)25V[45]
西安理工大学工程硕士专业学位论文6基材表面的结构对于阳极氧化膜的结构与性能也有着重要的影响。牛小丫[46]等人在氢氧化钠体系电解质中，采用阳极氧化法研究了常规纯钛与超精细纯钛的耐腐蚀性能。结果表明：钛表面超精细化提高了晶体缺陷从而得到高耐腐蚀性的氧化膜。赵骏[47]等将高温烧结法与非溶剂致相分离法相结合制备出三维多钛平板膜，再通过阳极氧化法制备出具有良好电化学性能的多孔钛/TiO2纳米复合薄膜（如图1-3），为下一代研究电容器提供了新思路。图1-3多钛孔/TiO2纳米管复合薄膜电极表面、截面SEM图（a）表面，（b）表面（放大），（c）截面，（d）截面（放大）[47]Fig.1-3Sufaceandcross-sectionalSEMmicrographsofTi/TiO2NTscompositemembraneelectrode(a)surface,(b)surface(enlarge),(c)section,(d)section(enlarge)[47]1.6钛阳极氧化膜的生长结晶机理1.6.1钛阳极氧化膜生长机理深入研究氧化物薄膜的生长与结晶机理，探索各种氧化参数对氧化膜生长与结晶的影响，对于控制钛氧化膜的形貌与性能，制备出理想的氧化物薄膜材料有着重要的理论基础和现实意义。阳极氧化过程如图1-4所示[48]，金属钛在两个界面同时形成氧化膜，分别是钛基底/氧化物界面与氧化物/溶液界面。其中钛基底/氧化物界面的氧化膜是金属氧化释放出Ti4+穿过氧化物薄膜向氧化物/溶液界面迁移与O2－、OH－结合所决定的，占氧化膜总量的35%。图1-4钛表面阳极氧化膜生长受离子迁移的影响[48]Fig.1-4IllustrationofinfluenceofionictransportonlocationofnewfilmgrowthonTitanium[48]
【参考文献】：
期刊论文
[1]化学气相沉积技术制备亚厘米尺寸单晶石墨烯的工艺研究[J]. 王延伟,卢维尔,闫美菊,夏洋. 材料导报. 2020(06)
[2]泡沫铜表面改性对化学气相沉积高质量泡沫金刚石的影响[J]. 安俊杰,魏秋平,叶文涛,张龙,包胜友,李崧博,于杨磊,周科朝,马莉,尹登峰. 表面技术. 2020(03)
[3]纳米TiO2可降解包装材料对葡萄的保鲜效果研究[J]. 蒋佳男,李海登,李喜宏,张子楹. 包装工程. 2019(21)
[4]TiO2/C复合光催化剂的制备及降解染料性能的研究[J]. 鲍站霞,王淑花,高银东,于晓颖,温泽玲,史晟,侯文生. 应用化工. 2020(01)
[5]纯钛TA2表面阳极氧化法制备太阳能吸收涂层[J]. 李雪健,姚忠平,魏晗,夏琦兴,王建康,李东琦,姜兆华. 太阳能学报. 2019(07)
[6]纳米二氧化钛热处理过程研究[J]. 吴健春. 钢铁钒钛. 2019(02)
[7]化学气相沉积制备Co-Re合金涂层的热力学分析[J]. 敬瑀,龚伟,王恩泽. 功能材料. 2019(03)
[8]二氧化钛纳米材料的研究与应用[J]. 苏源,黄伟,耿嘉阳,徐磊. 黑龙江科学. 2019(02)
[9]TA2阳极氧化膜的表面残余应力对抗腐蚀性能和组织的影响[J]. 解志鹏,于晓华,张雁南,王枭,黄明楚,詹肇麟. 金属热处理. 2018(12)
[10]多孔钛/TiO2纳米管复合薄膜制备及其电化学性能[J]. 赵骏,乔志军,张志佳,康建立,于镇洋,雷贻文,孙荣禄. 表面技术. 2018(12)
博士论文
[1]氧化石墨烯复合纳米材料的制备及其在药物递送和生物成像上的应用[D]. 徐成.湖南大学 2016
[2]β钛合金生物活性涂层和表面自身纳米化制备、形成机理及耐蚀性能研究[D]. 金磊.东北大学 2015
[3]TiO2纳米材料的制备、改性及其光催化性能研究[D]. 林婵.中国海洋大学 2014
[4]钛表面阳极氧化物的生长、结构及性能研究[D]. 邢俊恒.华南理工大学 2014
[5]TiO2纳米管阵列的阳极氧化制备与光电催化性能[D]. 阴育新.天津大学 2007
硕士论文
[1]固定二氧化钛薄膜的制备及其光催化降解甲醛的研究[D]. 邓吨英.湖南师范大学 2005
[2]溶胶-凝胶法制备(Y1-xEux)2O3发光薄膜及其发光性能研究[D]. 程建良.中南大学 2004
本文编号：3275386
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