[發(fā)明專利]三氧化鎢納米片復(fù)合光陽(yáng)極的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810115207.1
• 申請(qǐng)日: 2018-02-06
• 公開（公告）號(hào): CN108314085B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜榮歸;官自超;王海鵬;王霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G41/02
• 分類號(hào): C01G41/02;B82B3/00
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

三氧化鎢納米片復(fù)合光陽(yáng)極的制備方法，涉及納米片復(fù)合光陽(yáng)極。采用水熱法在FTO基體表面上制備WO₃納米片膜，再通過(guò)TiCl₄的熱水解，在WO₃膜表面沉積TiO₂納米顆粒，最后采用化學(xué)浴沉積，將ZnS和Bi₂S₃沉積到TiO₂/WO₃復(fù)合膜表面，獲得具有優(yōu)良光電化學(xué)性能的ZnS?Bi₂S₃/TiO₂/WO₃復(fù)合膜。將復(fù)合膜作為光陽(yáng)極。復(fù)合膜在白光照射下時(shí)，可使不銹鋼在的NaCl溶液中的電極電位降低，其光生陰極保護(hù)效應(yīng)顯著高于單純的WO₃膜。光源關(guān)閉后，不銹鋼的電位仍低于其腐蝕電位，說(shuō)明復(fù)合膜在暗態(tài)下能延續(xù)對(duì)金屬的光生陰極保護(hù)，有良好的儲(chǔ)能特性，而且具有好的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米片復(fù)合光陽(yáng)極，尤其是涉及具有優(yōu)異光電化學(xué)性能和儲(chǔ)存電子能力，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬全天候的光生陰極保護(hù)的ZnS-Bi₂S₃/TiO₂/WO₃納米片復(fù)合光陽(yáng)極的制備方法

背景技術(shù)

陰極保護(hù)是金屬腐蝕防護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的技術(shù)，而光生陰極保護(hù)則是近年來(lái)提出的一種新型的陰極保護(hù)方法。這種技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)陰極保護(hù)技術(shù)能量消耗大、維護(hù)成本高的不足，具有很好的應(yīng)用前景，是目前腐蝕與防護(hù)研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。光生陰極保護(hù)的基本原理是，在光照條件下，半導(dǎo)體價(jià)帶的電子被激發(fā)到其導(dǎo)帶，導(dǎo)帶中的光生電子再轉(zhuǎn)移到耦連的需要保護(hù)的金屬，使其發(fā)生陰極極化而受到保護(hù)。基于此原理，光生陰極保護(hù)最大技術(shù)難題在于夜間沒(méi)有光照條件下如何維持對(duì)金屬的陰極保護(hù)^[1]。

目前，光生陰極保護(hù)中研究最多的是TiO₂基光陽(yáng)極。通過(guò)摻雜和半導(dǎo)體復(fù)合等方法，開發(fā)復(fù)合的TiO₂半導(dǎo)體材料，可能維持暗態(tài)下光生陰極保護(hù)^[2-7]。例如，Yang等人^[2]通過(guò)在Ti-Bi合金上構(gòu)筑Bi摻雜的TiO₂納米管復(fù)合膜，發(fā)現(xiàn)在切斷光照后，Bi的摻雜可以將光生陰極保護(hù)延續(xù)一定時(shí)間。其他研究者還發(fā)現(xiàn)SnO₂能夠通過(guò)化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)存部分的光生電子^[3-4]，由SnO₂納米顆粒和TiO₂納米管組成的復(fù)合膜光陽(yáng)極，在光照轉(zhuǎn)為暗態(tài)后可重新釋放光生電子維持對(duì)不銹鋼的陰極保護(hù)作用。

WO₃是光電化學(xué)應(yīng)用中研究最廣泛的材料之一，具有很好的電子傳輸性能、低毒性、易于制備，是比較理想的光陽(yáng)極材料^[8]。但是，WO₃禁帶寬度只比TiO₂略小，對(duì)可見光的吸收同樣較弱，而且在堿性環(huán)境中的穩(wěn)定性較差，因此，有必要對(duì)WO₃進(jìn)行一定的改性或修飾，才能更好地應(yīng)用于光生陰極保護(hù)中。