阴极保护Z型光阳极材料、离子层沉积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，具体涉及一种阴极保护Z型光阳极材料、离子层沉积制备方法和应用。本发明专利技术的阴极保护Z型光阳极材料的离子层沉积制备方法包括下述步骤：(1)导电玻璃预处理；(2)在经步骤(1)预处理得到的导电玻璃表面离子层沉积得到Ce2S3层；(3)在Ce2S3层表面离子层沉积得到Bi2S3层。本发明专利技术的阴极保护Z型光阳极材料可有效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，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。提升海洋工程构筑物的耐久性。提升海洋工程构筑物的耐久性。

【技术实现步骤摘要】
阴极保护Z型光阳极材料、离子层沉积制备方法和应用


[0001]本专利技术属于海洋建筑工程金属缓蚀
，具体涉及一种阴极保护Z型光阳极材料、离子层沉积制备方法和应用。

技术介绍

[0002]钢筋混凝土结构被广泛应用于建筑工程项目中，尤其是对于厂房建筑物和各类基础构件的建造上，钢筋混凝土更是起到了举足轻重的作用。但是，由于钢筋混凝土的自身特性，使得相关的构件会在时间的推移下，容易出现老化现象。这一现象不仅给工程项目带来一定的安全隐患，使其内部的结构容易遭到破坏；还在一定程度上衍生出诸多的风险，不利于相关行业的建设和发展。致使老化现象出现的原因，最主要的就是混凝土中钢筋受到腐蚀。由此可见，如何保障钢筋混凝土基础防腐蚀性能，确保钢筋混凝土的基本结构成为建筑行业亟需解决的问题。
[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。
[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阴极保护Z型光阳极材料、离子层沉积制备方法和应用，该阴极保护Z型光阳极材料可有效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：阴极保护Z型光阳极材料的离子层沉积制备方法，包括下述步骤：(1)导电玻璃预处理；(2)在经步骤(1)预处理得到的导电玻璃表面离子层沉积得到Ce2S3层；(3)在Ce2S3层表面离子层沉积得到Bi2S3层。
[0008]优选地，所述导电玻璃预处理具体为：将导电玻璃依次置于含洗涤剂的水溶液、NaOH的乙醇溶液、乙醇和去离子水中超声清洗，并在清洗结束后烘干。
[0009]优选地，步骤(2)包括：a.将所述导电玻璃浸泡于含有铈盐的溶液中；b.将经步骤a处理后所得样品浸泡于含有第一硫源的溶液中；c.步骤b浸泡结束后，去离子水冲洗经步骤b处理后所得样品；d.干燥；e.循环进行步骤a
‑
d；步骤a中，所述铈盐为水溶性铈盐，所述水溶性铈盐为含铈的无机盐或含铈的有机盐；步骤b中，所述第一硫源为水溶性的含硫有机物
或水溶性的含硫无机物。
[0010]优选地，步骤a中，所述铈盐为硝酸铈、乙酸铈、柠檬酸铈和乙酰丙酮铈中的至少一种；步骤b中，所述第一硫源为硫化钠、硫化钾、硫脲、硫代乙酰胺、亚硫酸钠和亚硫酸铵中的至少一种；所述铈盐和第一硫源的浓度各自独立地选自1
‑
50mmol/L；所述铈盐和第一硫源的浓度之比为1:1或1:3。
[0011]优选地，步骤a和步骤b中，浸泡的时间独立地选自0.5
‑
5min；步骤d中，干燥的温度为60
‑
120℃，干燥的时间为1
‑
20min；步骤a
‑
d循环的次数为5
‑
30次。
[0012]优选地，步骤(3)包括：A.将经步骤(2)处理所得样品浸泡于含有铋盐的溶液中；B.将经步骤A处理后所得样品浸泡于含有第二硫源的溶液中；C.步骤B浸泡结束后，去离子水冲洗经步骤B处理所得样品；D.干燥；E.循环进行步骤A
‑
D，即可在Ce2S3层表面沉积Bi2S3层，得到所述阴极保护Z型光阳极材料；步骤A中，所述铋盐为水溶性铋盐，所述水溶性铋盐为含铋的无机盐或含铋的有机盐；步骤B中，所述第二硫源为水溶性的含硫有机物或水溶性的含硫无机物。
[0013]优选地，步骤A中，所述铋盐为硝酸铋、乙酸铋、柠檬酸铋和乙酰丙酮铋中的至少一种；步骤B中，所述第二硫源为硫化钠、硫化钾、硫脲、硫代乙酰胺、亚硫酸钠和亚硫酸铵中的至少一种；所述铋盐和第二硫源的浓度各自独立地选自1
‑
50mmol/L；所述铋盐和第二硫源的浓度之比为3:7
‑
5:4。
[0014]优选地，步骤A和B中，浸泡的时间独立地选自0.5
‑
5min；步骤D中，干燥的温度为60
‑
120℃，干燥的时间为1
‑
20min；步骤A
‑
D循环的次数为10
‑
30次。
[0015]本专利技术还提供了一种阴极保护Z型光阳极材料，其采用下述技术方案：所述阴极保护Z型光阳极材料采用如上所述的方法制备得到。
[0016]本专利技术还提供了一种阴极保护Z型光阳极材料的应用，其采用下述技术方案：如上所述的阴极保护Z型光阳极材料在海洋建筑工程金属防腐中的应用。
[0017]有益效果：
[0018]本专利技术的阴极保护Z型光阳极材料可有效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，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。
[0019]本专利技术的阴极保护Z型光阳极材料(Ce2S3‑
Bi2S3阴极保护Z型光阳极材料)的制备，是通过离子层沉积法在导电玻璃表面形成的，该异质结为Z型电子传输模式，可显著提升阴极保护Z型光阳极材料的氧化还原性，提高光生电荷的分离效率，进而可实现海洋工程构筑物混凝土钢筋的高效光电阴极保护，提升了海洋工程混凝土结构的耐久性。
[0020]本专利技术所得阴极保护Z型光阳极材料(Ce2S3‑
Bi2S3阴极保护Z型光阳极材料)，在光照下可使钢筋腐蚀电位负移0.5V。光致发光光谱(PL)和光电流
‑
时间曲线均说明该阴极保护Z型光阳极材料(Ce2S3‑
Bi2S3阴极保护Z型光阳极材料)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提供的Ce2S3光阳极材料、Bi2S3光阳极材料和Ce2S3‑
Bi2S3阴极保护Z型光阳极材料的开路电位(OCP)曲线；
[0023]图2为本专利技术实施例二提供的Ce2S3光阳极材料、Bi2S3光阳极材料和Ce2S3‑
Bi2S3阴极保护Z型光阳极材料的莫特肖特基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.阴极保护Z型光阳极材料的离子层沉积制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)导电玻璃预处理；(2)在经步骤(1)预处理得到的导电玻璃表面离子层沉积得到Ce2S3层；(3)在Ce2S3层表面离子层沉积得到Bi2S3层。2.根据权利要求1所述阴极保护Z型光阳极材料的离子层沉积制备方法，其特征在于，所述导电玻璃预处理具体为：将导电玻璃依次置于含洗涤剂的水溶液、NaOH的乙醇溶液、乙醇和去离子水中超声清洗，并在清洗结束后烘干。3.根据权利要求1所述的阴极保护Z型光阳极材料的离子层沉积制备方法，其特征在于，步骤(2)包括：a.将经步骤(1)预处理得到的导电玻璃浸泡于含有铈盐的溶液中；b.将经步骤a处理后所得样品浸泡于含有第一硫源的溶液中；c.步骤b浸泡结束后，去离子水冲洗经步骤b处理后所得样品；d.干燥；e.循环进行步骤a
‑
d；步骤a中，所述铈盐为水溶性铈盐，所述水溶性铈盐为含铈的无机盐或含铈的有机盐；步骤b中，所述第一硫源为水溶性的含硫有机物或水溶性的含硫无机物。4.根据权利要求3所述的阴极保护Z型光阳极材料的离子层沉积制备方法，其特征在于，步骤a中，所述铈盐为硝酸铈、乙酸铈、柠檬酸铈和乙酰丙酮铈中的至少一种；步骤b中，所述第一硫源为硫化钠、硫化钾、硫脲、硫代乙酰胺、亚硫酸钠和亚硫酸铵中的至少一种；所述铈盐和第一硫源的浓度各自独立地选自1
‑
50mmol/L；所述铈盐和第一硫源的浓度之比为1:1或1:3。5.根据权利要求3所述的阴极保护Z型光阳极材料的离子层沉积制备方法，其特征在于，步骤a和步骤b中，浸泡的时间独立地选自0.5
‑
5min；步骤d中，干燥的温度为60
‑
120℃，干燥的时间为1
‑
20min；步骤a
‑
d循环的次数为5...

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