铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于海洋建筑工程金属缓蚀技术领域，具体涉及一种铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜及其制备方法和应用。该铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜的制备方法，包括下述步骤：(1)导电玻璃预处理；(2)通过一步水热法在导电玻璃表面制备NiFe2O4‑

【技术实现步骤摘要】
铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于海洋建筑工程金属缓蚀
，具体涉及一种铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]海洋钢筋混凝土构筑物腐蚀现象近些年来成为造成结构破坏，影响结构安全性的头号杀手。外加电流的阴极保护作为控制混凝土钢筋腐蚀一种有效的电化学方法，其有效性高，保护程度和年限较长，得到了国内外的普遍认可。然而，混凝土外加电流保护系统非常复杂，尤其是对深远海构筑物的维护困难，因此急需开发新型的阴极保护系统。
[0003]光电阴极保护技术仅利用太阳能就可以实现阴极保护，是一些绿色环保的阴极保护技术，值得深入的研究与推广应用。原理上，它是利用半导体光阳极在受到入射光激发下产生的光电子来提供保护的，如果光生电子电势比金属自腐蚀电位更低，那么它们便可以转移到与之形成电连接的金属上，并在该金属表面形成富集，从而实现对该金属的阴极保护。因而，光电子的还原性是决定阴极保护效果的关键因素之一。
[0004]光电阴极保护光阳极多采用异质结的形式，提高光的利用效率和光生电荷的分离效率，然而，目前异质结多为II型异质结，但是它是以牺牲半导体材料的氧化还原性作为代价的，使得光生电子的还原性降低，难以转移到待保护钢筋上，从而不能对海洋建筑工程混凝土结构钢筋提供阴极保护或者保护效果不理想。
[0005]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜及其制备方法和应用，以解决或缓解现有技术中用于光电阴极保护的光阳极材料对海洋建筑工程中用到的金属的防腐效果差的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜的制备方法，包括下述步骤：(1)导电玻璃预处理；(2)通过一步水热法在经步骤(1)预处理后得到的导电玻璃表面制备NiFe2O4‑
CdFe2O4层；(3)通过原位光还原法在所述NiFe2O4‑
CdFe2O4层表面制备Au层，即得所述铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜。
[0008]优选地，所述导电玻璃预处理包括下述步骤：将导电玻璃按依次放入含洗涤剂的水溶液、NaOH的乙醇溶液、乙醇和去离子水中，超声清洗，之后用去离子水冲洗，并在冲洗结束烘干；所述超声清洗的时间为10
‑
30min，所述烘干的温度为40
‑
90℃。
[0009]优选地，步骤(2)包括：将经步骤(1)预处理后得到的导电玻璃的导电面朝下放入含有镍盐、镉盐和铁酸盐的溶液中，水热反应，即可在所述导电玻璃表面得到NiFe2O4‑
CdFe2O4层；水热反应结束后，还包括采用去离子水对所述水热反应的产物进行清洗，并在清洗结束后干燥的步骤；所述镍盐为水溶性镍盐，所述水溶性镍盐含镍的无机盐或含镍的有机盐，所述镉盐为水溶性镉盐，所述水溶性镉盐含镉的无机盐或含镉的有机盐，所述铁酸盐
为水溶性铁酸盐。
[0010]优选地，所述水热反应的温度为120
‑
200℃，反应时间为8
‑
24h。
[0011]优选地，所述镍盐的摩尔浓度为1mmol/L
‑
1mol/L；所述镍盐、镉盐和铁酸盐的摩尔浓度的比例为c(Ni+Cd)：c(Fe)＝1:2。
[0012]优选地，所述镍盐为硝酸镍、氯化镍、乙酸镍和柠檬酸镍中的至少一种；所述镉盐为硝酸镉、乙酸镉、柠檬酸镉和乙酰丙酮镉中的至少一种；所述铁酸盐为铁酸铵、铁酸钠和铁酸钾中的至少一种。
[0013]优选地，步骤(3)包括：将经步骤(2)处理所得产物浸入氯金酸溶液中，从所述氯金酸溶液中取出后光源照射，即可在所述NiFe2O4‑
CdFe2O4层表面制备得到Au层。
[0014]优选地，所述氯金酸溶液中氯金酸的浓度为0.001
‑
0.1mmol/L；将经步骤(1)处理所得产物浸入氯金酸溶液中的时间为1
‑
30min；所述光源照射的时间为30
‑
300min；所述光源为卤钨灯、氙灯和太阳光中的任意一种。
[0015]本专利技术还提供了铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜，其采用下述技术方案：所述铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜采用上所述的方法制备得到。
[0016]本专利技术还提供了铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜的应用，其采用下述技术方案：如上所述的铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜在海洋建筑工程金属防腐中的应用。
[0017]有益效果：
[0018]本专利技术的铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜可解决或缓解现有技术中用于光电阴极保护的光阳极材料对海洋建筑工程中用到的金属的防腐效果差的问题，实现海洋工程结构的高效光电阴极保护，提升海洋工程构筑物的耐久性。
[0019]本专利技术的铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜是通过一步水热法和原位光还原法在导电玻璃表面形成的，该异质结为Z型电子传输模式，可显著提升铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜的氧化还原性，提高光生电荷的分离效率。
[0020]本专利技术的铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜在光照下可使钢筋腐蚀电位负移0.5V。莫特肖特基曲线进一步说明该铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜为Z型异质结结构。光电流
‑
时间曲线和动电位极化曲线均说明本专利技术的铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜有效提高了光生电子
‑
空穴对的分离效率。
附图说明
[0021]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。其中：
[0022]图1为本专利技术实施例一所提供的CdFe2O4光阳极膜、NiFe2O4光阳极膜和Au
‑
NiFe2O4‑
CdFe2O4复合物Z型异质结光阳极膜的紫外可见光吸收曲线；
[0023]图2为本专利技术实施例二所提供的CdFe2O4光阳极膜、NiFe2O4光阳极膜和Au
‑
NiFe2O4‑
CdFe2O4复合物Z型异质结光阳极膜的莫特肖特基(MS)曲线；
[0024]图3为本专利技术实施例三所提供的CdFe2O4光阳极膜、NiFe2O4‑
CdFe2O4光阳极膜和Au
‑
NiFe2O4‑
CdFe2O4复合物Z型异质结光阳极膜的光电流
‑
时间曲线；
[0025]图4本专利技术实施例一、二、三和四提供的Au
‑
NiFe2O4‑
CdFe2O4复合物Z型异质结光阳极膜的动电位极化曲线。
具体实施方式
[0026]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)导电玻璃预处理；(2)通过一步水热法在经步骤(1)预处理后得到的导电玻璃表面制备NiFe2O4‑
CdFe2O4层；(3)通过原位光还原法在所述NiFe2O4‑
CdFe2O4层表面制备Au层，即得所述铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜。2.根据权利要求1所述的铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜的制备方法，其特征在于，所述导电玻璃预处理包括下述步骤：将导电玻璃按依次放入含洗涤剂的水溶液、NaOH的乙醇溶液、乙醇和去离子水中，超声清洗，之后用去离子水冲洗，并在冲洗结束烘干；所述超声清洗的时间为10
‑
30min，所述烘干的温度为40
‑
90℃。3.根据权利要求1所述的铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)包括：将经步骤(1)预处理后得到的导电玻璃的导电面朝下放入含有镍盐、镉盐和铁酸盐的溶液中，水热反应，即可在所述导电玻璃表面得到NiFe2O4‑
CdFe2O4层；水热反应结束后，还包括采用去离子水对所述水热反应的产物进行清洗，并在清洗结束后干燥的步骤；所述镍盐为水溶性镍盐，所述水溶性镍盐含镍的无机盐或含镍的有机盐，所述镉盐为水溶性镉盐，所述水溶性镉盐含镉的无机盐或含镉的有机盐，所述铁酸盐为水溶性铁酸盐。4.根据权利要求3所述的铁酸盐复合物Z型异质结光阳极膜的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为120
‑
200℃，反应时间为8
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24h。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小影，金祖权，王晓晴，蒋浩森，王鹏刚，闫杰，陈越华，程海洋，唐恒，刘佳豪，于偲怡，谷强，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：