高性能纳米TiO2复合膜及其量子点结构和光生阴极保护效应

纳米TiO2薄膜由于其优异的半导体特性和良好的化学稳定性、抗光腐蚀性，尤其是良好的光电化学性质，在金属腐蚀与防护领域有重要的应用价值。本项目拟发展多种先进的金属表面纳米半导体材料的制备及表面涂覆技术，包括通过阳极氧化法制备TiO2纳米管薄膜，结合不同技术，进行掺杂、敏化或半导体耦合，制备纳米TiO2复合膜。侧重于在膜表面制备不同量子点，以期在具有高光生阴极保护性能纳米TiO2复合膜的制备和改性技术方面有新突破。力争在扩大TiO2薄膜的光吸收范围，提高TiO2光电效应，延长暗态条件下光生阴极保护作用时间等关键方面取得重要进展。同时，通过电化学技术和现代表面分析技术相结合，研究TiO2复合膜表面结构与其光电性质的关联，探明纳米TiO2复合膜光生阴极保护的作用机理。项目对于发展TiO2复合膜光生阴极保护技术具有重要理论意义和应用前景。

TiO2纳米膜光生阴极保护效应对金属腐蚀控制有重要意义。本项目主要目的是发展多种先进的制备技术，以获得高光电化学性能的纳米TiO2复合膜，力争在提高TiO2光电转换效应等关键方面取得重要进展。同时，揭示复合膜光生阴极保护的作用机理。. 项目组已完成既定的研究计划，达到了预期目标。取得的重要结果有：(1) 发展电化学阳极氧化法，制备了尺度可控的TiO2纳米管阵列膜，为制备多种复合膜奠定了基础。(2)　成功研制了量子点敏化的ZnS/CdSe/CdS/TiO2复合膜。在白光照射下，复合膜的光吸收扩展至可见光范围，可使耦连的403不锈钢（403SS）在0.5 mol/L NaCl溶液中的电极电位从腐蚀电位降低1100 mV，有优异的光生阴极保护效应，取得了新突破。转为暗态后复合膜仍对不锈钢有良好阴极保护作用。(3) 研制出ZnS/CdTe核/壳量子点敏化TiO2纳米膜。该复合膜可吸收可见光，对不锈钢起有效的光生阴极保护作用，在暗态时可较长时间维持良好阴极保护作用。(4)　发展溶胶-凝胶法和水热法相结合技术，在钛表面构筑了三维网状钛酸盐纳米线薄膜。光照下该薄膜对403SS能提供有效的光生阴极保护作用。（5）成功制备ZnS/Au/TiO2纳米复合膜。Au纳米颗粒可有效地捕获光生电子，提高光生电子-空穴对的分离，使纳米膜对403SS有更好光生阴极保护作用。(6)　通过用水热法使TiO2纳米管膜转化，制备出对403不锈钢和Q235钢筋有良好光生阴极保护效应的异质结构SrTiO3/TiO2复合膜，并揭示其光电转换机理。(7)　在TiO2纳米管表面制备SnO2纳米颗粒，SnO2/TiO2复合膜施主浓度明显高于纯TiO2膜，显示更好的光生阴极保护效应。(8) 发展低温液相沉积技术在FTO导电玻璃表面制备了具有微孔状结构的聚丙烯酸钠/TiO2杂化膜。复合膜可吸收可见光，对304不锈钢有高光生阴极保护效应。. 项目组在执行期内共发表SCI或EI收录的论文20篇，申请中国发明专利8项，其中获得授权的有3项，培养博士研究生和硕士研究生分别有4人和9人，其中已有1人和7人分别获得博士学位和硕士学位。