【摘 要】
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随着社会经济的发展,金属材料的使用越发广泛,然而,由于金属材料的腐蚀,对社会造成了巨大的经济损失和环境破坏,因此,必须采取有效措施来防止腐蚀发生。自从报道纳米二氧化钛能够在紫外光照射下对金属产生光生阴极保护以来,利用半导体材料的光电转化对金属的防腐蚀保护受到了国内外研究学者的广泛关注,该方法因为半导体材料光电转换的永久性,理论上具有长期的防腐功效,环保和节能等优势,故在金属的腐蚀保护领域有着广泛的
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随着社会经济的发展,金属材料的使用越发广泛,然而,由于金属材料的腐蚀,对社会造成了巨大的经济损失和环境破坏,因此,必须采取有效措施来防止腐蚀发生。自从报道纳米二氧化钛能够在紫外光照射下对金属产生光生阴极保护以来,利用半导体材料的光电转化对金属的防腐蚀保护受到了国内外研究学者的广泛关注,该方法因为半导体材料光电转换的永久性,理论上具有长期的防腐功效,环保和节能等优势,故在金属的腐蚀保护领域有着广泛的应用前景。本文首先通过改性Hummers法制备了氧化石墨烯,采用水热法制备了不同配比的二氧化钛/氧化石墨烯复合材料,再以苯胺、二氧化钛和氧化石墨烯为原料,过硫酸铵为引发剂,通过原位氧化聚合法制备不同配比的二氧化钛/聚苯胺和二氧化钛/氧化石墨烯/聚苯胺复合材料。通过FT-IR、XRD、UV-Vis DRS等方法对材料的结构、晶型和光吸收性能等进行了研究,结果表明,二氧化钛通过表面化学反应与氧化石墨烯和聚苯胺相互作用;在掺杂氧化石墨烯和聚苯胺后,所制备的二氧化钛/氧化石墨烯、二氧化钛/聚苯胺和二氧化钛/氧化石墨烯/聚苯胺纳米复合材料中并未出现新的特征峰和晶体结构,加入氧化石墨烯和聚苯胺对二氧化钛的结晶行为没有影响;且与纯二氧化钛相比,复合材料在紫外光和可见光区域吸收强度有明显的提升,且吸收边缘发生红移。以合成的纳米复合粒子作为填料,环氧树脂为成膜基体,N-甲基吡咯烷酮和正丁醇作为溶剂,在Q235碳钢表面制备一系列二氧化钛/氧化石墨烯/环氧树脂、二氧化钛/聚苯胺/环氧树脂和二氧化钛/氧化石墨烯/聚苯胺/环氧树脂双功能原位复合涂层。在可见光下进行光电流密度和开路电势光电效应测试,以评估复合涂层的光电化学转化性能,结果表明不同配比的二氧化钛/氧化石墨烯/环氧树脂、二氧化钛/聚苯胺/环氧树脂和二氧化钛/氧化石墨烯/聚苯胺/环氧树脂复合涂层都具有光电响应,且二氧化钛/氧化石墨烯/聚苯胺/环氧树脂-5复合涂层的光电响应最明显,光电流密度为0.061A/cm2,开路电压降至-851m V,同时二氧化钛/聚苯胺/环氧树脂和二氧化钛/氧化石墨烯/聚苯胺/环氧树脂复合涂层具有一定的光生电子储存效应,能够为暗态条件下的Q235碳钢持续提供电子,达到对Q235碳钢暗态下长时间提供光生阴极保护的效果。在光照和暗态条件下进行了电化学阻抗和极化曲线测试,以评估复合涂层对金属腐蚀保护性能,结果表明无论有无光照复合涂层都能对碳钢提供良好的防腐蚀保护,且二氧化钛/氧化石墨烯/聚苯胺/环氧树脂-5复合涂层暗态下防腐效率最高,达到了98.32%,自腐蚀电压最大,为-0.002V,自腐蚀电流密度最小,为6.065×10-7,具有最优异的耐蚀性,光照下自腐蚀电压负移至-1.036V,自腐蚀电流密度增大至2.214×10-4A/cm2,说明光照下涂层对Q235碳钢提供较好的光生阴极保护。由此表明二氧化钛/氧化石墨烯/环氧树脂、二氧化钛/聚苯胺/环氧树脂和二氧化钛/氧化石墨烯/聚苯胺/环氧树脂复合涂层可以对Q235碳钢基体提供良好的涂层屏蔽保护和半导体光生阴极保护作用。
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