《儲能型納米TiO2複合膜的構建及其光生陰極保護機理》是依託廈門大學，由杜榮歸擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：儲能型納米TiO2複合膜的構建及其光生陰極保護機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：杜榮歸
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於TiO2半導體膜優良的光電化學特性而發展起來的光生陰極保護技術的套用和發展前景良好，受到了腐蝕研究者的重視。本項目針對TiO2薄膜光生陰極保護存在的關鍵問題，採用實驗研究與理論方法相結合，發展先進的製備技術，擬構建具有儲能特性的納米TiO2半導體複合膜，研究不同製備方法獲得的複合膜組成和結構對其光生陰極保護性能的影響。通過複合膜進一步改性，獲得能有效吸收可見光、大幅度提高光電轉換效率，並在光照轉為暗態時仍對金屬具有良好陰極保護作用的儲能型納米TiO2複合膜。本項目將運用腐蝕電化學和光電化學研究方法，結合量子化學計算，揭示儲能型TiO2複合膜光陽極的光電轉換機理，爭取在TiO2複合膜的設計和光生陰極保護機理的研究取得新突破。因此，本項目對於金屬腐蝕控制具有良好的套用前景和重要的學術意義。
結題摘要
光生陰極保護是新發展的電化學保護技術，有良好的潛在套用前景。本項目針對純TiO2半導體膜只吸收紫外光，在停止光照後不能保持光生陰極保護效應等關鍵問題，設計和構建能高效吸收可見光又有儲能特徵的納米TiO2複合膜，以提高其光生陰極保護性能，並研究複合膜的光電轉換機理。項目組按計畫開展和完成了既定的研究工作，達到了預期目標。取得的主要進展和重要結果有：(1) 在Ti表面構築了WO3/TiO2納米管複合膜。該複合膜能吸收可見光並在光照後轉為暗態時能對不鏽鋼保持19 h的光生陰極保護作用。 (2) 構建的能吸收可見光的儲能型異質結構β-Bi2O3-TiO2納米管光陽極，可使0.5 mol/L NaCl溶液中403不鏽鋼（403SS）電極電位從腐蝕電位降低450 mV，暗態下可延續15 h的光生陰極保護效應。(3) 以有儲能作用的WO3為基體，TiO2修飾WO3，再用Bi2S3和ZnS修飾TiO2/WO3複合膜，獲得了可作為光陽極的新穎儲能型片狀ZnS-Bi2S3/TiO2/WO3複合膜。其光電流密度達到純WO3的5.5倍，在白光照射後轉為暗態時仍可對403SS維持18 h的光生陰極保護作用。 (4) 在導電玻璃表面構建能有效吸收可見光的Bi2S3修飾的金紅石TiO2納米棒膜，大幅度提高了光電轉換效率。可見光照下該薄膜可使處於0.5 mol/L NaCl溶液中的403SS的電極電位降低585 mV，顯示了良好光生陰極保護效應。(5) 成功研製碳量子點修飾的Ag/TiO2納米管，使其光吸收範圍擴展到可見光區，光生陰極保護性能顯著提高。(6) 成功構建的BiVO4納米顆粒修飾的TiO2納米管光陽極能有效吸收可見光，其光電流密度達到了純TiO2膜的8.5倍，顯著增強了對不鏽鋼的光生陰極保護作用。(7) 發展水熱法和脈衝電沉積相結合技術，構築了SnO2量子點和Ag納米顆粒共修飾的TiO2納米管膜，可作為儲能型光陽極對不鏽鋼等有良好光生陰極保護效應。(8) 研製了儲能型g-C3N4/MoO3/TiO2複合光陽極，白光照射下對金屬可提供有效光生陰極保護作用。以上成果對發展金屬腐蝕控制方法有重要意義。 項目組在執行期內共發表SCI和EI收錄的論文18篇（SCI論文15篇），申請中國發明專利4項（獲得授權2項），培養博士研究生和碩士研究生分別有2人和5人。
