[發明專利]一種粘土基光陰極保護材料的制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810052834.5
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108220973B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 姚超;劉展;左士祥;劉文杰;李霞章;陳健
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C23F13/12
• 分類號: C23F13/12
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發明屬于光陰極保護材料領域，具體涉及一種粘土基光陰極保護材料的制備方法和應用。該光陰極保護材料可以是粘土，也可以是粘土的復合材料，即硫化鎘/氧化鈰/粘土光陰極保護復合材料。將該光陰極保護材料涂覆在304不銹鋼電極上，在光照下金屬的腐蝕電位有很大的負偏移，遠低于其自腐蝕電位，起到顯著的光陰極防腐效果。

技術領域

本發明屬于光陰極保護材料領域，具體涉及一種粘土基光陰極保護材料的制備方法和應用。

背景技術

金屬的腐蝕防護工作在實際生產生活中越來越受到人們的關注和重視。傳統的陰極防腐有兩種：犧牲陽極保護法和外接電流法。犧牲陽極保護法需要經常更新陽極材料，而且消耗大量陽極材料產生有害物質，造成環境污染；外接電流法需要持續供應直流電源，消耗掉大量電能，不節能、成本高。光陰極保護是一種利用太陽光激發半導體材料產生電子傳導到金屬上以防止其腐蝕的新型陰極防腐技術，因具有操作簡便，膜覆蓋要求低和節能環保等優點，近年來成為研究熱點。

目前，用于光陰極保護的材料主要為TiO₂、SrTiO₃、ZnO，這些半導體存在的共性問題是，光生電子和空穴復合幾率較高，導致光生電子利用率低；在黑暗條件下也不能對金屬起到陰極保護效果。因此，需要開發出一種成本低、電子利用率高且能儲存電子的復合型光陰極保護材料。

發明內容

本發明提供了一種光陰極保護材料的應用：將光陰極保護材料涂覆于金屬表面，并將涂覆后的金屬置于紫外光或可見光環境下，

該光陰極保護材料可以是粘土，也可以是粘土的復合材料，即硫化鎘/氧化鈰/粘土光陰極保護復合材料，

其中，粘土為凹凸棒石、高嶺土、蒙脫土和埃洛石中的一種或幾種的組合，

硫化鎘/氧化鈰/粘土光陰極保護復合材料的制備方法包括以下步驟：

(1)將鎘鹽溶液和六偏磷酸鈉溶液混合，然后加入粘土，攪拌混合，然后滴加硫化鈉溶液，繼續攪拌后離心，濾餅經洗滌后在40～60℃下干燥8～12h，即可制得硫化鎘/粘土復合材料，

鎘鹽可以是氯化鎘、醋酸鎘中的一種，

粘土可以是凹凸棒石、高嶺土、蒙脫土和埃洛石中的一種，

鎘鹽溶液濃度為0.1mol/L，六偏磷酸鈉溶液濃度為0.1mol/L，硫化鈉溶液濃度為0.1mol/L，

鎘鹽溶液與硫化鈉溶液體積比為2～5:1，硫化鈉溶液與六偏磷酸鈉溶液體積比為1:10～15；所形成的硫化鎘與粘土的質量為0.005～0.05:1；

(2)將步驟(1)所制得的硫化鎘/粘土復合材料分散于硝酸鈰的水溶液中，加熱攪拌，然后滴加氨水繼續攪拌，用鹽酸調節pH，冷卻后離心，濾餅經洗滌后在40～60℃下干燥8～12h，即可制得硫化鎘/氧化鈰/粘土光陰極保護復合材料，

加熱攪拌時長為0.5～1h，滴加的NH₃·H₂O與硝酸鈰的質量比為5.8～7:1，滴加氨水至分散液變為黃色后繼續攪拌2h，調pH所用鹽酸濃度為0.1mol/L，pH調為2-6，

所形成的氧化鈰與硫化鎘/粘土復合材料的質量比為0.5～1:1。

本發明將成本較低的粘土用于光陰極保護，這在光陰極防腐領域未曾報道，將該光陰極保護材料涂覆在304不銹鋼(304SS)電極上，在光照下金屬的腐蝕電位有很大的負偏移，遠低于其自腐蝕電位，起到顯著的光陰極防腐效果；