量子點(diǎn)敏化TiO2納米管陣列膜光生陰極保護(hù)性能的研究.pdf

1、納米二氧化鈦(TiO2)具有優(yōu)良的光電特性、光催化活性、抗菌性等，在太陽能電池、光催化降解污染物以及醫(yī)用材料等領(lǐng)域已有廣泛的研究。TiO2薄膜通過導(dǎo)線與金屬相連，利用光照下從薄膜轉(zhuǎn)移到金屬表面的光生電子可使金屬的電極電位降低，對金屬起到陰極保護(hù)作用。但是，TiO2的禁帶寬度為3.2 eV，只能吸收入＜387nm的紫外光，且光生電子-空穴對的復(fù)合速率快，對太陽光的利用率低。因此，制備性能優(yōu)良的TiO2復(fù)合膜并應(yīng)用于金屬的腐蝕控制具有重要意

2、義。
　　本工作旨在通過量子點(diǎn)敏化技術(shù)對TiO2納米管陣列膜進(jìn)行改性，制備性能優(yōu)良的復(fù)合膜，以期提高納米管陣列膜對可見光的利用率以及對金屬的防腐蝕效果。利用SEM、TEM、XPS、XRD和EDS等技術(shù)表征復(fù)合膜的形貌、結(jié)構(gòu)和組成等，運(yùn)用光致發(fā)光光譜和光電流光譜測試考察復(fù)合膜的光吸收性能，并采用電化學(xué)測試技術(shù)研究復(fù)合膜對不銹鋼的光生陰極保護(hù)性能。主要研究進(jìn)展如下:
　　(1)采用陽極氧化法，首先在HF體系中制得TiO2納米管陣

3、列膜?？疾炝?種電解質(zhì)分別作為空穴捕獲劑時(shí)TiO2膜電極的光電性能;利用TiCl4水溶液對TiO2納米膜進(jìn)行處理，可有效地增大納米管的表面積，顯著地提高其光電響應(yīng)性能。熒光測試表明，采用丙三醇體系制備的納米管的光電效果更好。
　　(2)采用化學(xué)浴沉積法，對丙三醇體系中制備的TiO2納米管表面分別沉積CdS和CdSe量子點(diǎn)，并包覆ZnS殼層以增加量子點(diǎn)的穩(wěn)定性，獲得CdSe/CdS量子點(diǎn)敏化的TiO2復(fù)合膜。由于CdS和CdSe量子

4、點(diǎn)的修飾，TiO2復(fù)合膜的光吸收范圍拓寬至可見光區(qū)，光電流響應(yīng)強(qiáng)度顯著增大。以CdSe/CdS量子點(diǎn)敏化TiO2復(fù)合膜作為光陽極，光照時(shí)，光陽極可使耦連的403不銹鋼(403SS)在0.5mol/L NaCl溶液中的電極電位降低1100 mV左右，光照后轉(zhuǎn)為暗態(tài)時(shí)，403SS的電位比腐蝕電位低370-440 mV達(dá)28 h以上。
　　(3)應(yīng)用恒壓脈沖電沉積法在TiO2納米管陣列膜表面制得顆粒均勻的CdTe量子點(diǎn)，并包覆ZnS殼層

5、以減小量子點(diǎn)的光腐蝕。光電流譜測試表明，復(fù)合膜在0.5 mol/L Na2SO4+0.5 mol/L HCOOH(pH=9.60)溶液中，光電流強(qiáng)度增強(qiáng)，光吸收范圍擴(kuò)展到可見光區(qū)域。在0.5 mol/L NaCl溶液中，光照下，當(dāng)ZnS/CdTe/TiO2復(fù)合膜與403SS耦連后，403SS的電位下降了400mV，起到良好的光生陰極保護(hù)效果。光照后轉(zhuǎn)為暗態(tài)時(shí)，403SS的電位依然比其腐蝕電位低250mV達(dá)10h以上。EIS測試也表明復(fù)合