一种Z型异质结阴极保护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工程混凝土结构金属材料的缓蚀技术领域，具体涉及一种Z型异质结阴极保护光阳极膜及其制备方法和应用。制备方法包括以下步骤：步骤一，对导电玻璃进行预处理，得到预处理后的导电玻璃；步骤二，采用水热法在预处理后的导电玻璃的电极导电面制备CoMoO4光阳极膜；步骤三，将经过步骤二处理后的导电玻璃依次放入铋源和硫源中浸泡，然后取出冲洗、烘干，冷却后，循环浸泡、取出冲洗、烘干和冷却步骤数次，进行离子层沉积，得到CoMoO4‑

【技术实现步骤摘要】
一种Z型异质结阴极保护光阳极膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于海洋工程混凝土结构金属材料的缓蚀
，具体涉及一种Z型异质结阴极保护光阳极膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]位于浪溅区及潮差区的钢构件和钢筋混凝土构筑物常常因干湿交替、含氧量高、阳光直射、海洋生物附着等因素腐蚀极其严重，而且普通防腐防护措施难以奏效。浪溅区是海水浪花与海水微粒飞溅所能波及之处。在此区间，由于海水飞溅、干湿交替、氯盐含量大，阳光直射、含氧量高、无海生物污损等原因造成的腐蚀程度最为严重，厚0.25英寸的钢板，5年即穿孔。潮差区位于平均高潮位和平均低潮位之间，除微电池腐蚀外，还受到氧浓差作用，因供氧充分为阴极，受到保护，腐蚀情况次于浪溅区，但此区间由于水位变动、干湿交替，施工难度大大增加，一般防腐蚀方法难以起效。
[0003]外加电流的阴极保护作为一种有效控制混凝土钢筋腐蚀的电化学方法，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。
[0004]光电阴极保护技术仅利用太阳能就可以实现阴极保护，是一种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负，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。
[0005]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。
[0006]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

[0007]本专利技术的目的在于提供一种Z型异质结阴极保护光阳极膜及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的技术问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种Z型异质结阴极保护光阳极膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0010]步骤一，对导电玻璃进行预处理，得到预处理后的导电玻璃；
[0011]步骤二，采用水热法在预处理后的导电玻璃的电极导电面制备CoMoO4光阳极膜；
[0012]步骤三，将经过步骤二处理后的导电玻璃依次放入铋源和硫源中浸泡，然后取出冲洗、烘干，冷却后，循环浸泡、取出冲洗、烘干和冷却步骤数次，进行离子层沉积，得到CoMoO4‑
Bi2S3复合光阳极膜。
[0013]可选地，步骤一中，所述预处理具体为：将导电玻璃按顺序依次放入含洗涤剂的水溶液、NaOH的乙醇溶液、乙醇和去离子水中进行超声清洗，清洗后烘干，得到预处理后的导电玻璃。
[0014]可选地，步骤二具体为：首先配制钴盐和钼酸盐的混合溶液，然后将预处理后的导电玻璃的电极导电面朝下放入混合溶液中，进行水热反应，反应结束后冷却、清洗和干燥，得到CoMoO4光阳极膜。
[0015]可选地，步骤二的混合溶液中，所述钴盐的浓度为0.01
‑
1mol/L，所述钼酸盐的浓度为0.01
‑
1mol/L，所述钴盐的浓度与所述钼酸盐的浓度之比为1:1。
[0016]可选地，步骤二的混合溶液中，所述钴盐为硝酸钴、氯化钴、乙酸钴、柠檬酸钴中的一种或几种混合；所述钼酸盐为钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾中的一种或几种混合。
[0017]可选地，步骤二中，水热反应的温度为90
‑
200℃，水热反应的时间为8
‑
24h。
[0018]可选地，步骤三具体为：将经过步骤二处理后的导电玻璃依次放入铋源中浸泡0.5
‑
5min，再放入硫源中浸泡0.5
‑
5min，用水清洗去除多余吸附液体，随后在60
‑
120℃下干燥1
‑
20min，冷却至室温，以此为一个循环，循环次数为5
‑
30次，沉积得到CoMoO4‑
Bi2S3复合光阳极膜。
[0019]可选地，步骤三中，所述铋源的浓度为1mmol/L
‑
50mmol/L，所述硫源的浓度为1mmol/L
‑
50mmol/L，所述铋源的浓度与所述硫源的浓度之比为3:7
‑
5:4；所述铋源为含铋的无机盐或有机盐，所述硫源为含硫的无机盐或有机盐。
[0020]本专利技术还提出了一种Z型异质结阴极保护光阳极膜，所述Z型异质结阴极保护光阳极膜采用如上所述Z型异质结阴极保护光阳极膜的制备方法制备得到。
[0021]本专利技术还提出了一种Z型异质结阴极保护光阳极膜的应用，所述Z型异质结阴极保护光阳极膜用于海工混凝土结构钢筋光电保护光阳极覆膜。
[0022]有益效果：
[0023]本专利技术所制备的CoMoO4‑
Bi2S3复合光阳极膜，光照下可以使钢筋腐蚀电位负移500mV左右，可以为钢筋提供很好的阴极保护效果。进一步地，光致发光光谱(PL)和光电流密度
‑
时间曲线均说明复合光阳极膜有效提高了光生电子
‑
空穴对的分离效率。此外，本专利技术制备得到的CoMoO4‑
Bi2S3复合光阳极膜是一种新型Z型异质结结构，可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。
附图说明
[0024]构成本专利技术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：
[0025]图1为本专利技术实施例一提供的CoMoO4光阳极膜、Bi2S3光阳极膜和CoMoO4‑
Bi2S3复合光阳极膜的紫外可见光吸收曲线；
[0026]图2为间歇光照下，本专利技术实施例一提供的Bi2S3光阳极膜和CoMoO4‑
Bi2S3复合光阳极膜的光电流密度
‑
时间测试结果图；
[0027]图3为本专利技术实施例二提供的CoMoO4光阳极膜、Bi2S3光阳极膜和CoMoO4‑
Bi2S3复合光阳极膜的光致发光(PL)谱；
[0028]图4为本专利技术实施例三提供的CoMoO4‑
Bi2S3复合光阳极膜的动电位极化曲线；
[0029]图5为本专利技术实施例二、三、四提供的CoMoO4‑
Bi2S3复合光阳极膜的光电流密度
‑
时间测试结果图。
具体实施方式
[0030]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。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Z型异质结阴极保护光阳极膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤一，对导电玻璃进行预处理，得到预处理后的导电玻璃；步骤二，采用水热法在预处理后的导电玻璃的电极导电面制备CoMoO4光阳极膜；步骤三，将经过步骤二处理后的导电玻璃依次放入铋源和硫源中浸泡，然后取出冲洗、烘干，冷却后，循环浸泡、取出冲洗、烘干和冷却步骤数次，进行离子层沉积，得到CoMoO4‑
Bi2S3复合光阳极膜。2.如权利要求1所述的Z型异质结阴极保护光阳极膜的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述预处理具体为：将导电玻璃按顺序依次放入含洗涤剂的水溶液、NaOH的乙醇溶液、乙醇和去离子水中进行超声清洗，清洗后烘干，得到预处理后的导电玻璃。3.如权利要求1所述的Z型异质结阴极保护光阳极膜的制备方法，其特征在于，步骤二具体为：首先配制钴盐和钼酸盐的混合溶液，然后将预处理后的导电玻璃的电极导电面朝下放入混合溶液中，进行水热反应，反应结束后冷却、清洗和干燥，得到CoMoO4光阳极膜。4.如权利要求3所述的Z型异质结阴极保护光阳极膜的制备方法，其特征在于，步骤二的混合溶液中，所述钴盐的浓度为0.01
‑
1mol/L，所述钼酸盐的浓度为0.01
‑
1mol/L，所述钴盐的浓度与所述钼酸盐的浓度之比为1:1。5.如权利要求3所述的Z型异质结阴极保护光阳极膜的制备方法，其特征在于，步骤二的混合溶液中，所述钴盐为硝酸钴、氯化钴、乙酸钴、柠檬酸钴中的一种或几种混合；所述钼酸盐为钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾中的一种或几种混合。6.如权利要求3所述的Z型异质结阴极保护光阳极...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小影，金祖权，王晓晴，陈越华，程海洋，唐恒，闫杰，于泳，熊传胜，逄博，李宁，王鹏刚，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：