The invention relates to a composite nanotube photocathode, in particular to an antimony-based composite sensitized titanium dioxide composite film (Sb2S3/Sb2O3/TiO2) for photocathode protection and its preparation and application. Sb2S3/Sb2O3 was loaded on titanium dioxide nanotube arrays by one-pot hydrothermal method to form antimony-based composite sensitized titanium dioxide composite film, i.e. using potassium antimony tartrate as antimony source and sodium sulfide as sulfur source, and then Sb2S3 and rod-like Sb2O3 were loaded on titanium dioxide by one-pot hydrothermal method. The loading of Sb2S3 and Sb2O3 greatly enhanced the absorption of visible light by titanium dioxide, and the special structure and energy band distribution of the composite membrane significantly enhanced the separation rate of photogenerated carriers. The composite film of the invention can obviously reduce the corrosion potential of 304 stainless steel, and has the characteristics of simple preparation method, high photoelectric conversion efficiency and stable performance.
【技术实现步骤摘要】
一种用于光生阴极保护的锑基复合物敏化二氧化钛复合膜及其制备和应用
本专利技术涉及一种复合纳米管光阳极,尤其是涉及一种用于光生阴极保护的锑基复合物敏化二氧化钛复合膜(Sb2S3/Sb2O3/TiO2)及其制备和应用。
技术介绍
304不锈钢(304SS)可以在表面形成保护性氧化膜而具有良好的耐蚀性,因此被广泛应用于各种工程构建中。然而,当不锈钢浸入含有Cl-的电解液时,其上的氧化膜可被环境中的Cl-破坏而发生点蚀,因而使工程构建服役时间简短,甚至可能对环境及人身和财产安全产生威胁。且据报道,包括美国、英国和日本等国家在内,由腐蚀造成的损失占相应国家国民生产总值(GNP)的1~5%。因此,提高304SS的防腐性能是一个迫切的生态、经济和社会需求。近年来,光阴极保护技术作为一种环境友好、能量节约的新型防腐技术引起了人们的广泛关注。1995年,Yuan和Tsujikawa报道TiO2可用于光阳极材料,对铜实施有效的光生阴极保护。此后,TiO2以其高效率、低成本、低毒性和良好化学稳定性的优势,逐渐应用于光生阴极保护领域。然而,TiO2禁带宽度宽(3.2eV),对可见光利用率低,且光生载流子易复合,在暗态下对金属无保护效果。这些缺点限制了TiO2的进一步应用。常用于改性TiO2的方法包括金属及非金属离子掺杂,光敏化剂及半导体复合等。其中,窄带隙半导体的复合不仅能使TiO2的吸收带边红移,增加其对可见光利用率,而且复合物合适的能带结构可有效增加载流子的分离效率。Sb2S3是一种窄带隙(1.7eV)P型半导体,其吸光范围几乎涵盖了所有可见光区,吸光系数可达5×104cm- ...
【技术保护点】
1.一种用于光生阴极保护的锑基复合物敏化二氧化钛复合膜,其特征在于:通过一锅水热法将Sb2S3/Sb2O3负载于TiO2纳米管阵列上,形成锑基复合物敏化二氧化钛复合膜。
【技术特征摘要】
1.一种用于光生阴极保护的锑基复合物敏化二氧化钛复合膜,其特征在于:通过一锅水热法将Sb2S3/Sb2O3负载于TiO2纳米管阵列上,形成锑基复合物敏化二氧化钛复合膜。2.按权利要求1所述的用于光生阴极保护的锑基复合物敏化二氧化钛复合膜,其特征在于:复合膜中Sb2O3为单斜型,呈微米棒状结构负载于TiO2薄膜上,为载流子传输提供了直接通路。窄带隙Sb2S3为单斜型,呈三维网状结构将Sb2O3微米棒相互连接,使TiO2对可见光的吸收带边扩展到600~700nm。3.按权利要求1所述的用于光生阴极保护的锑基复合物敏化二氧化钛复合膜,其特征在于:所述水热法是将半水合酒石酸锑钾溶于过量超纯水中,搅拌混匀,搅拌下将九水合硫化钠在剧烈搅拌下加入其中,再搅拌混匀得混合液,而后将混合液与TiO2纳米管基底于水热反应釜中,150~200℃恒温水热6~24h,水热后将复合膜取出,洗涤、干燥即得Sb2S3/Sb2O3/TiO2复合膜光阳极。4.按权利要求3所述的用于光生阴极保护的锑基复合物敏化二氧化钛复合膜,其特征在于:所述每50mL超纯水中半水合酒石酸锑钾用量为0.3~6mmol,九水合硫化钠与半水合酒石酸锑钾用量摩尔比为1-2.5:1。5.按权利要求3所述的用于光生阴极保护的锑基复合物敏化二氧化钛复合膜,其特征在于:所述水热反应取膜后采用水和乙醇交替清洗数次,50~80℃真空干燥1~6h,即得Sb2S3/Sb...
【专利技术属性】
技术研发人员:王秀通,李鑫冉,邵静,王文成,赵霞,侯保荣,
申请(专利权)人:中国科学院海洋研究所,
类型:发明
国别省市:山东,37
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