[發明專利]一種異質結型金屬防腐蝕顏料

有效

• 申請號: 202111034408.7
• 申請日: 2021-09-03
• 公開（公告）號: CN113652104B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 劉金庫;郭小嬌;周丹;楊秀;盧怡;張敏;孫慧萍;白雪;高力;王忠琳
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C09C1/62
• 分類號: C09C1/62;C09C3/06;C09C1/04
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本發明屬于材料化學技術領域，具體涉及一種具有異質結型金屬防腐顏料的制備方法。異質結型金屬防腐顏料由氧化鋅和鎢氧化物組成，具有的二維的納米片陣列結構和光電特性，有效抑制了水和氯離子的轉移，質結雙組分界面相互作用以及缺陷氧空位的存在，可以防止腐蝕性離子與金屬表面之間的接觸從而發揮有效的耐腐蝕作用，表現出極其優異的防腐蝕性能。

技術領域

本發明屬于無機精細化工技術領域，具體涉及一種具有異質結型金屬防腐顏料的制備工藝。

背景技術

眾所周知，過渡金屬氧化物（TMOs）半導體由于其光電性質作為一種新的可利用能源在腐蝕保護領域具有潛在的應用。在合適波長的照射下，它們的光電效應會產生光生電子-空穴對。分開的電子和空穴會影響金屬表面的腐蝕反應。然而其內部電子和空穴的復合仍然限制了反應活性。因此，過渡金屬氧化物異質結結構的設計由于其界面特性而引起了廣泛的關注，如超導性，磁性，高催化活性，耐腐蝕性等。大量研究表明WO₃/TiO₂異質結作為光響應電極可以提供陰極保護使金屬免受腐蝕。由于氧化鎢和ZnO的費米能級不同，所以在吸收能量之后氧化鋅和氧化鎢中存在強大的內置電場，為光生載流子的分離提供有效的空間，并且成功解決了低能激發和電子轉移的問題。異質結產生的電子轉移到金屬表面，或者光生空穴捕獲腐蝕反應的傳輸電子。目前防腐蝕涂層與顏料之間的不相容性導致分散性差和界面相互作用弱，不利于涂層的長期屏蔽性能的改善。因此探究異質結對腐蝕過程電子流動的影響，拓展多功能防腐蝕機制顏料是值得研究的課題。

設計一種具有光響應，影響腐蝕反應電子轉移并且具有屏蔽作用的多功能材料可以為腐蝕保護開辟新道路。混合價材料由于其晶格空位中電子的集體振蕩導致其獨特的局部表面等離子體共振效應（LSPR）使其在防腐蝕領域產生很大的優勢。此外，亞化學計量的化合物是能量轉換和存儲的引人入勝的候選者。眾所周知，在金屬氧化物中氧空位的形成增加了載流子密度（充當電子供體）并增加了表面上的吸附位點的數量。鎢氧化物由WO₆八面體的基本單元組成，可承受大量的缺氧，導致產生了一系列化學計量和非化學計量的WO_x組成，即WO₃，W₁₀O₂₉，W₁₈O₄₉，W₁₇O₄₇，WO₂等。已經證明通過產生氧空位形成的WO_3-x TMOs在室溫下是熱力學穩定的，可以保護材料免受光腐蝕并且抵抗過氧物質。因此，通過氧空位工程調節電子結構制備性能可控的混合價材料，可賦予材料特殊的功能特性。ZnO/WO₃異質結具有出色的光電轉換能力，但是光響應范圍有限。因此構建WO_3-x/ZnO異質結可以提高可見光利用率為鐵塊提供可靠的光陰極保護。同時，ZnO TMOs作為一種新型高效的腐蝕抑制劑也可以形成致密的鈍化膜進一步增強物理屏蔽性。基于此，探索混合價材料和異質結結構對腐蝕行為的影響具有十分重要的意義。

本發明重點是設計一種具有光伏特性的異質結，以解決防腐領域材料效率低和高能耗的問題。混合價WO_2.92 TMOs表面氧空位缺陷的改性作用可以吸附氧氣捕獲電子抑制陰極腐蝕反應。ZnO/WO_2.92（ZWO_2.92）異質結的能帶彎曲引起的內部電場促進了光生載流子的分離。隨后，氧空位賦予的LSPR效應也會實現大量高能熱電子的聚集。積累的電子進一步富集在金屬表面，可以降低金屬的電位以保護鐵基體。此外，涂層表面鈍化膜的形成以及高疏水性也進一步提高其阻隔性能。因此，提出了一種新型友好的ZnO材料和亞化學計量的WO_2.92TMOs構建異質結的策略，本發明有助于解決目前單一的只能提高阻隔和屏蔽性能防腐方法以及光陰極保護的局限性問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有異質結型金屬防腐顏料，為金屬防腐蝕領域提供一類新型高效的防腐蝕顏料。