光电化学阴极保护技术研究进展

海洋环境下的金属面临着非常严峻的腐蚀问题,必须采取措施进行防护。光电化学阴极保护是一种绿色环保的新型防腐蚀技术,受到了广泛的关注。本文简要阐述了光电化学阴极保护技术的原理以及对光阳极的要求;详细介绍了以二氧化钛为代表的几种常见光阳极材料及其不同改性方法;此外还介绍了兼具储能与阴极保护功能的光阳极,它有望实现暗态下连续保护的目标;最后讨论了光电化学阴极保护技术的发展趋势。

F掺杂SrTiO_(3)的制备及光电化学阴极保护性能研究

SrTiO_(3)因合适的能带结构和稳定的物化特性,在光电化学阴极保护领域有很大的应用潜力,但是对太阳光的利用率低和光生电子-空穴对复合率高等问题限制了其进一步发展。基于此,利用阴离子(F)掺杂对SrTiO_(3)改性,以得到高效、稳定光电转换性能的SrTiO_(3)光阳极材料。通过溶剂热法制备了不同F掺杂浓度的SrTiO_(3)光阳极材料,UV-Vis DRS和PL测试结果表明,F掺杂提高了SrTiO_(3)对太阳光的利用率和光生电子-空穴对的分离能力。光电化学阴极保护测试结果表明:光照条件下,当F掺杂量为2.0%(原子数分数)时,F-2.0%-SrTiO_(3)与304不锈钢偶联后其光电流密度达到3.7μA/cm^(2),使304不锈钢的开路电位负移至-0.42 V,在模拟海水中为304不锈钢提供有效保护。

TiO_(2)的微观形貌对316L不锈钢的光电化学阴极保护性能的影响研究

通过控制水热反应过程中的钛酸四丁酯的浓度,有效调控了TiO_(2)光电极的形貌,同时研究了形貌对316L不锈钢的光电化学阴极保护性能的影响。实验结果表明,钛酸四丁酯的加入量为1.25mL时,TiO_(2)-2具有最大的光致电位降和光致电流密度,表明其对316L不锈钢具有最优的光电化学阴极保护性,电化学阻抗谱的结果表明,载流子的迁移能力的提升是其光电化学阴极保护性能提升的主要原因。

TiO_(2)/MgIn_(2)S_(4)异质结光电极对316L不锈钢的光电化学阴极保护性能的影响研究

本文首先通过水热法制备了TiO_(2)纳米片光电极,进一步通过二次水热在TiO_(2)纳米片制备了MgIn_(2)S_(4)纳米花,通过控制MgIn_(2)S_(4)水热反应的温度制备了系列TiO_(2)/MgIn_(2)S_(4)-X异质结光电极,同时研究了异质结光电极对316L不锈钢的光电化学阴极保护性能。实验结果表明,随着水热温度的提升TiO_(2)/MgIn_(2)S_(4)-X异质结对316L不锈钢的光电化学阴极保护性能不断提升,在水热温度为200℃时,TiO_(2)/MgIn_(2)S_(4)-200的光电化学阴极保护性能最佳。

电化学储能光伏系统技术尽职调查关键内容的研究

配置电化学储能系统的光伏电站相对普通光伏电站更加复杂,其交易过程需要第三方机构开展全面、科学、客观的技术尽职调查。介绍了对电化学储能光伏系统进行技术尽职调查的主要内容,以广东地区某个典型的电化学储能光伏系统项目为例,分别对光伏系统和储能系统进行分析的技术要点。

碳量子点掺杂氮化碳提高的光电化学阴极保护性能研究

目的研究g-C_3N_4/C-Dots-M复合材料的光电化学阴极保护性能。方法采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外可见漫反射光谱技术对样品的晶体结构、微观形貌和光吸收性能进行表征。通过电化学测试可见光照射下g-C_3N_4/C-Dots-M复合材料光电极偶联316L不锈钢后的光电化学阴极保护电流密度和电位变化曲线,研究材料的光电化学阴极保护性能。结果可见光照射下,该偶联体系的光致混合电位下降至-0.43 V(vs. Ag/AgCl),光电化学阴极保护电流密度达到4.3μA/cm。结论得益于碳量子点优异的电子传导特性,g-C_3N_4/C-Dots-550复合材料的光电化学阴极保护性能比纯g-C_3N_4的明显增强。该复合材料在光电化学阴极保护方面展现了较大的应用潜力。

金属光电化学阴极保护材料及其防腐功能化实现研究进展

与传统的腐蚀保护方法相比,光电化学阴极保护是一种节能、环保、经济的腐蚀防护技术。该技术的关键特征是,利用光电化学阴极保护材料在光照条件下产生光生电子,而光生电子以电势差作为驱动力转移到金属上,并富集在金属表面,导致金属的电位负移,从而实现对金属的强制保护。总结了近年来国内外光电化学阴极保护材料的制备方法与性能特点,针对目前TiO_(2)薄膜材料存在的问题,阐述了通过形貌调控、元素掺杂、半导体复合、异质结构成、材料耦合等方式,提升光电化学阴极保护性能的策略和技术。概括了非TiO_(2)类光电化学阴极保护纳米材料的性能及应用,主要有ZnO、SrTiO_(3)、In_(2)O_(3)、g-C_(3)N_(4)、铋基金属氧化物等半导体材料。明确了近年来光电化学阴极保护材料防腐功能化实现的途径和方法,包括光阳极法和直接涂敷法,并比较了二者之间的优缺点。最后,提出了金属光电化学阴极保护材料及防腐功能化研究的发展趋势及存在的问题。

Bi_(2)S_(3)/CdSe共修饰TiO_(2)纳米管膜的构建及其光电化学阴极保护效应

为获得良好光电化学性能的TiO_(2)半导体复合膜,采用Bi_(2)S_(3)和CdSe对TiO_(2)纳米管膜进行共修饰。以阳极氧化法在Ti表面先制备TiO_(2)纳米管膜,再通过恒电流电沉积和连续离子层吸附反应在纳米管表面依次沉积CdSe和Bi_(2)S_(3),构建了具有级联能带结构的Bi_(2)S_(3)/CdSe共修饰的TiO_(2)纳米管复合膜。结果表明,Bi_(2)S_(3)/CdSe/TiO_(2)纳米管复合膜对可见光吸收显著增强,光电化学性能大幅度提高。白光照射下,复合膜的光电流密度为670μA·cm^(-2),达到了纯TiO_(2)纳米管膜的17.6倍。Bi_(2)S_(3)/CdSe/TiO_(2)复合膜作为光阳极可使0.5 mol·L^(-1) NaCl溶液中的403不锈钢的电位相对于腐蚀电位下降690 mV,显示出良好的光电化学阴极保护效应。

光伏项目中的电化学储能技术的有关研究

电化学储能技术是光伏发电系统的关键,也是维持光伏发电的重要模块。光伏发电系统中运用电化学储能技术能够为光伏发电系统正常运行提供基础,在实际应用中需要结合其具体情况进行研究了解发电中需要注意的问题,保证系统运行稳定。本文是针对光伏项目中的电化学储能技术进行分析,探究技术应用价值,希望能够为技术应用提供参考。

激光直写ZnO/石墨烯的翻转型光电化学传感研究

采用激光直写技术原位合成了氧化锌/石墨烯(ZnO/LIG)电极,构建了一种信号翻转型光电化学(PEC)传感器用于检测二茂铁(Fc)。在存在目标物Fc时,电极信号从阳极光电流变成阴极光电流,光电信号极性发生明显翻转,有效消除了背景信号干扰,提高了准确度。探究了ZnO/LIG比例、烘干温度和激光直写功率对PEC传感器性能的影响。结果表明,所构建的PEC传感器对10~300μmol·L-1浓度的Fc具有较好的响应,且呈现良好的线性关系,检出限为0.57μmol·L-1。同时具有较高的选择性和灵敏度,以及良好的稳定性和重现性。

光电化学传感器在新污染物检测领域的应用

近年来,各种新污染物因其潜在的毒性,对生态环境、生物体、人体健康造成了严重的威胁,已经被越来越多的研究者所关注。尽管传统的检测方法具有较高的灵敏度与准确性,但它们往往依赖于大型且昂贵的检测设备以及复杂的操作过程。因此,对新污染物进行快速、精确、便捷的检测是环境污染防控的一个重要环节。在众多检测方法中,光电化学(PEC)传感器因其较低的背景信号,良好的灵敏度以及易于小型化等优点成为了新污染物检测领域的研究热点之一。本文系统详细的综述了PEC传感器的检测机理及其在新污染物检测领域的应用研究。介绍了目前PEC传感器常用的检测策略、识别策略、以及光电活性材料的改性策略。讨论了PEC对多类新污染物检测的研究进展。最后,对PEC传感器在新污染物检测领域的发展给出了一些建议和展望,提出了一些潜在的问题与可能的改进方法,以促进PEC传感器在新污染物检测领域的进一步发展与应用。

BaTiO_(3)/SrTiO_(3)复合薄膜的制备及其光电化学阴极保护性能

提高光生载流子的分离效率是提高光电化学阴极保护性能的有效途径,为弥补SrTiO_(3)禁带宽度大、光生载流子分离效率低等缺点,通过两步超声喷雾热解工艺在氟掺杂氧化锡导电玻璃(FTO)上制备了BaTiO_(3)/SrTiO_(3)复合薄膜。通过XRD、SEM、UV-vis DRS、PL对样品物相成分、表面形貌、光学性能等进行观测。随后以304不锈钢(304 SS)为被保护金属,观测了BaTiO_(3)/SrTiO_(3)复合薄膜遮蔽光条件下的光电化学阴极保护性能。其中BaTiO_(3)/SrTiO_(3)的相对位置由Mott-Schottky曲线确定。结果表明:通过两步超声喷雾热解工艺制备得到的BaTiO_(3)/SrTiO_(3)复合薄膜,光吸收范围拓宽至400 nm;BaTiO_(3)/SrTiO_(3)复合薄膜相比于SrTiO_(3)薄膜,光吸收性能增强;光生载流子分离效率提高;在3.5wt%NaCl溶液中,BaTiO_(3)/SrTiO_(3)复合薄膜使304 SS的开路电位负移至−0.38 V,负移程度约230 mV,而纯SrTiO_(3)薄膜仅能负移100 mV。其性能提升主要归因于BaTiO_(3)与SrTiO_(3)复合形成了异质结,促进了光生载流子的分离。

二维Ti_(3)C_(2)修饰WO_(3)/SrTiO_(3)异质结复合材料及其光电化学阴极保护性能

引入第二相材料构建异质结及加入助催化剂都可以有效提高半导体材料的光电化学性能。本文设计制备了WO_(3)/SrTiO_(3)异质结复合材料并选用助催化剂Ti_(3)C_(2)进行修饰,在模拟太阳光环境下通过光电化学阴极保护技术保护304不锈钢(304 SS)。结果表明:Ti_(3)C_(2)-WO_(3)/SrTiO_(3)复合材料的光电化学阴极保护性能显著增强。将304 SS与Ti_(3)C_(2)-WO_(3)/SrTiO_(3)复合材料耦合,可将304 SS的电位从-0.13 V转移到-0.42 V,并且三元复合材料产生的光电流密度是单独使用SrTiO_(3)的7倍。在WO_(3)/SrTiO_(3)界面上形成的异质结电场及助催化剂Ti_(3)C_(2)的加入协同提高了光生电子和空穴的分离效率,提高了光电化学阴极保护性能。

基于电化学的机械光整加工的效率提高与技术探究

通过脉冲电化学的机械光整加工实验,探索能够改进其技术与效率的方法。此外,在技术研究层面,采用多种技术融合,并分析其技术的特点、优势、发展前景以及应用情况等的相关问题。

光电化学传感器的构建应用技术

光电化学分析是一种在光照射条件下,电极、光电材料和被分析物之间电荷转移发展的重要检测技术,其基于光电转换和电化学两个过程,结合被分析物产生的光电压或者光电流变化,构建被分析物和光电响应变化之间的定量关系,构建出光电化学传感器,用于环境、生物等方面的分析研究。简要介绍了光电化学传感器,分析了光电化学传感器的构建应用技术。

纳米TiO2/Sb2O5涂层的光生阴极保护研究

采用溶胶-凝胶法在304不锈钢表面制备了纳米TiO2/Sb2O5叠层涂层.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对涂层表面形貌、晶体结构以及组成进行表征.采用电化学方法研究涂层的光电化学性能与光生阴极保护特性.结果表明,所制备的纳米TiO2/Sb2O5叠层涂层表面连续、均匀、致密;XRD分析表明纳米TiO2为锐钛矿型;XPS分析表明纳米涂层表面与内层均由Ti、Sb、O、C四种元素组成;稳定电位与极化曲线测试表明,在3%NaCl溶液中,纳米TiO2/Sb2O5叠层涂层的光电化学性能低于纯纳米TiO2涂层,但纳米TiO2/Sb2O5涂层经紫外光照1h,停止紫外光照后的延时阴极保护作用可达4h.通过研究分析,提出了一种新的纳米叠层涂层光生阴极保护作用机理.

CdSe-TiO_2复合材料对304不锈钢的光生阴极保护性能

采用电化学二次阳极氧化法制备了二氧化钛纳米管,采用动电位沉积法在纳米管上进行CdSe沉积;采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法来观察复合材料的表面形貌与晶相特征。采用开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)、Tafel极化曲线等电化学方法来研究其光电转化性能及其对304不锈钢的阴极保护效果。结果表明,可见光照射下,304不锈钢的开路电位从-190mV(SCE)降至约-500mV(SCE),闭光后,电极电位缓慢上升至约-250mV(SCE),说明暗态下材料仍能维持对不锈钢的保护作用。在可见光范围内,与纯二氧化钛相比,制备的CdSe-TiO2复合材料对304不锈钢的阴极保护性能显著提高。

电化学修复技术在钢筋混凝土结构中的研究及应用

钢筋混凝土中的钢筋受多种因素影响,所处的稳定环境被破坏时会遭受腐蚀,从而导致混凝土损坏。目前已有多种方法保护混凝土,使其免受或延缓腐蚀。电化学修复是一种新兴的技术,效果较好,作为钢筋混凝土结构修复的新方法以其独有的优点成为各国研究的热点。为此,主要就电化学修复的基本原理、应用、国内外研究现状作了评述,并根据研究中存在的问题提出了一些观点和建议,为后续的研究工作做参考。

金属的光电化学方法防腐蚀原理及研究进展

自上世纪70年代以来,半导体特别是TiO2光电催化反应在诸多领域应用引起了广泛研究.近年来研究表明它可用于金属的阴极保护.文中对金属的光电化学方法防腐蚀的化学原理及研究现状进行了简要介绍.