【摘 要】
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随着海洋经济的发展,对金属材料的需求日益增长,碳钢具有低成本、高强度等特点在工程领域应用广泛,然而它在海水环境下容易腐蚀.光生阴极保护法是一种新型的阴极保护法.TiO2具有良好的光电性能、稳定性、成本低和无毒等优点,已经引起了广泛的关注.可是TiO2仅能吸收利用紫外光,且不能维持暗光下的保护作用.目前半导体耦合是一种有效的改进TiO2的方法.其中CdSe的禁带宽度为1.6～1.8 eV,可见光下,
【机 构】
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中国科学院海洋研究所海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室,青岛 266071;中国科学院大学,北京 100049
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随着海洋经济的发展,对金属材料的需求日益增长,碳钢具有低成本、高强度等特点在工程领域应用广泛,然而它在海水环境下容易腐蚀.光生阴极保护法是一种新型的阴极保护法.TiO2具有良好的光电性能、稳定性、成本低和无毒等优点,已经引起了广泛的关注.可是TiO2仅能吸收利用紫外光,且不能维持暗光下的保护作用.目前半导体耦合是一种有效的改进TiO2的方法.其中CdSe的禁带宽度为1.6～1.8 eV,可见光下,光生电子可以由硒化镉的导带传递到TiO2的导带,从而提高TiO2对太阳光的利用效率.然而目前CdSe/TiO2在可见光下作为光阳极对模拟海水中的Q235碳钢保护效果的研究较少.本研究采用循环伏安电沉积法在TiO2纳米管表面构筑了CdSe,其中TiO2纳米管是由阳极氧化法制备而成.在含有不同浓度的SeO2电解质溶液中得到不同的复合材料,研究可见光下硒含量对CdSe/TiO2在模拟海水中保护碳钢的影响.通过扫描电镜(SEM)、x射线衍射分析(XRD)和紫外可见漫反射吸收光谱(UV-vis)等测试方法来观察复合膜的表面形貌、晶型和光响应特征.并通过测试可见光照射前后电极的开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)等方法来研究其对Q235碳钢的阴极保护效果.结果表明：锐钛矿相的TiO2纳米管阵列膜排列紧密,立方晶相的CdSe均匀地覆盖在TiO2膜表面,在纳米管口与管壁均有分布；复合膜对紫外光和可见光均有强而宽的吸收；可见光照射下,由28 mmol L-1的SeO2溶液制备的材料光电流密度能够达到1.7 mAcm-2,具有较佳的光电化学性能；与由14mmol L-1的SeO2溶液制备的复合膜耦合的碳钢的电位可以达到-1.05V,满足阴极保护的标准,保护效果较佳.CdSe/TiO2复合材料具有良好的光电化学性能和光生阴极保护性能,能够有效地抑制碳钢的腐蚀.
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