[發(fā)明專利]一種用于光電化學(xué)陰極保護的光陽極復(fù)合膜材料及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011546933.2
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112779542B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王寧;王靜;劉夢楠;段繼周;侯保榮;戈成岳;張冉;舒向泉;賀永鵬;林建康;喬澤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院海洋研究所
• 主分類號: C25D11/02
• 分類號: C25D11/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 何薇;李穎

本發(fā)明涉及光陽極材料，尤其是涉及一種采用浸漬?沉積法和循環(huán)伏安法制備的光陽極納米復(fù)合膜材料(CdSe/CdS/TiO₂復(fù)合膜光陽極)和應(yīng)用。采用浸漬?沉積法和循環(huán)伏安法在TiO₂納米線表面復(fù)合CdSe和CdS納米粒子，制備CdSe/CdS/TiO₂納米復(fù)合膜光陽極材料。該復(fù)合膜作為光陽極材料進(jìn)行陰極保護時，相比純TiO₂材料而言，顯著提高了TiO₂對可見光的利用率和光生電子?空穴對的分離率，降低了Q235碳鋼的電極電位，降低了腐蝕速率，有效提升了TiO₂對Q235碳鋼的光生陰極保護性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光陽極材料，尤其是涉及一種采用浸漬-沉積法和循環(huán)伏安法制備的光陽極納米復(fù)合膜材料( CdSe/CdS/TiO₂復(fù)合膜光陽極)和應(yīng)用。

背景技術(shù)

海洋環(huán)境復(fù)雜，海水中因富集高濃度氯離子而具有強腐蝕性。波浪，潮汐和水流會產(chǎn)生低頻往復(fù)應(yīng)力沖擊金屬部件，此外，海洋微生物，粘附的生物及其代謝產(chǎn)物均有害，這些都會直接或間接加速海洋建材的腐蝕過程。Q235碳鋼是工程中經(jīng)常使用的一種金屬材料，與不銹鋼相比較，其耐腐蝕性較弱，但其造價低，因而其經(jīng)濟實用性較強。Q235碳鋼的自腐蝕電位比不銹鋼更負(fù)，因此對其保護難度就更大，投入的腐蝕成本就越高。

光生陰極保護技術(shù)是近二十年新興的一項技術(shù)，傳統(tǒng)的陰極保護普遍存在消耗能源、污染環(huán)境的問題，而光生陰極保護技術(shù)僅利用光能即可實現(xiàn)陰極保護。當(dāng)半導(dǎo)體的導(dǎo)帶電位更負(fù)于偶聯(lián)金屬的自腐蝕電位時，光生電子能轉(zhuǎn)移到偶聯(lián)金屬上參與氧還原過程，導(dǎo)致偶聯(lián)金屬的腐蝕被壓制。這一體系中，半導(dǎo)體材料理論上作為一個非犧牲光陽極，本身不需要分解。

TiO₂因其具有高的光電轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定的化學(xué)性能以及無毒無害性，在光生陰極保護領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。然而，TiO₂的帶隙較寬(3.2eV)，只能吸收波長小于378nm的紫外光，對可見光的利用率低；而且光激發(fā)的載流子對容易復(fù)合，光生電子的利用率比較低；在黑暗條件下，TiO₂無法產(chǎn)生光生電子，不能對金屬提供光電化學(xué)陰極保護。將窄禁帶寬度的半導(dǎo)體材料同TiO₂復(fù)合，可有效的提高復(fù)合材料對光的吸收范圍，增加光的利用率，使TiO₂的吸收光從紫外區(qū)擴展到可見區(qū)，增強其對金屬的陰極保護效果。因此，尋找?guī)墩牟牧吓c之復(fù)合是提高TiO₂光電轉(zhuǎn)化性能的重要研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種采用浸漬-沉積法和循環(huán)伏安法制備的光陽極納米復(fù)合膜材料( CdSe/CdS/TiO₂復(fù)合膜光陽極)和應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種光陽極復(fù)合膜材料，采用浸漬-沉積法和循環(huán)伏安法在TiO₂納米線表面復(fù)合CdSe和CdS納米粒子，制備CdSe/CdS/TiO₂納米復(fù)合膜光陽極材料。

所述采用浸漬-沉積法，將表面負(fù)載TiO₂納米線的鈦片依次置于CdCl₂水溶液、Na₂S水溶液中浸漬作為一次循環(huán)，循環(huán)次數(shù)分別為3～12次，干燥然后獲得CdS/TiO₂納米復(fù)合材料；其中，CdCl₂水溶液濃度為0.02～0.04M，Na₂S水溶液濃度為0.02～0.04 M。

所述鈦片浸漬于CdCl₂水溶液中沉積60～120s，鈦片浸漬于Na₂S水溶液中沉積60～120 s；所述鈦片浸漬于CdCl₂水溶液后用去離子水沖洗30～60s。

進(jìn)一步的說：