一种S型异质结复合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S型异质结复合光阳极膜及其制备方法和应用，旨在解决目前II型异质结对海洋工程结构的保护效果不理想的技术问题。所述制备方法包括以下步骤：步骤一，对基底进行预处理，得到预处理后的基底；步骤二，通过喷雾热解法在预处理后的基底表面制备Fe2O3光阳极膜；步骤三，通过喷雾热解法在Fe2O3光阳极膜表面制备Fe2O3‑

【技术实现步骤摘要】
一种S型异质结复合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S型异质结复合光阳极膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着对海洋战略环境愈发重视，海洋的开发探索日新月异，海洋工程项目规模也与日俱增。与陆上环境相比，海洋环境更为复杂，海洋大气区高湿、高盐、长日照，浪花飞溅区干湿交替，水下区海水浸泡、生物附着等，对海洋工程设备和基础结构的腐蚀防护提出了严峻挑战。
[0003]阴极保护是众多海工混凝土防护技术中最经济有效的措施之一，是电化学保护技术的一种，其原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生。光电阴极保护技术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，II型异质结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。
专利技术内容
[0006]本专利技术的目的在于提供一种S型异质结复合光阳极膜及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种S型异质结复合光阳极膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0009]步骤一，对基底进行预处理，得到预处理后的基底；
[0010]步骤二，通过喷雾热解法在预处理后的基底表面制备Fe2O3光阳极膜；
[0011]步骤三，通过喷雾热解法在Fe2O3光阳极膜表面制备Fe2O3‑
ZnMoO4复合光阳极膜。
[0012]可选地，步骤一中，所述基底为铁质基底或导电玻璃，所述基底为铁质基底时，所述预处理具体为：将铁质基体用砂纸打磨后，依次用乙醇和水分别超声处理5
‑
30min，然后将铁质基体置于酸性溶液中，在20
‑
80℃下浸泡5
‑
50min，清洗干燥后得到预处理后铁质基体；所述基底为导电玻璃时，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的饱和乙醇溶液、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。
[0013]可选地，步骤二具体为：配制Fe2O3的喷雾前驱液，将预处理后的基底加热至第一预设温度，采用喷雾器将Fe2O3的喷雾前驱液喷涂在基底的表面，得到Fe2O3光阳极膜。
[0014]可选地，所述Fe2O3的喷雾前驱液为铁盐、水和乙醇的混合溶液，其中，铁盐的浓度为0.005
‑
0.5mol/L，水与乙醇的体积比为1:20
‑
10:1；所述铁盐为硝酸铁、乙酸铁、柠檬酸铁、乙酰丙酮铁中的一种或几种混合。
[0015]可选地，所述第一预设温度为150
‑
450℃；采用喷雾器将Fe2O3的喷雾前驱液喷涂在基底的表面时，控制喷雾器的喷头位于基底的正上方，且与基底的上表面之间的距离为10
‑
50cm，喷雾时间为1
‑
20min。
[0016]可选地，步骤三具体为：配制ZnMoO4的喷雾前驱液，将沉积有Fe2O3光阳极膜的基底加热至第二预设温度，采用喷雾器将ZnMoO4的喷雾前驱液喷涂在Fe2O3光阳极膜的表面，得到Fe2O3‑
ZnMoO4复合光阳极膜。
[0017]可选地，所述ZnMoO4的喷雾前驱液为锌盐、钼酸盐、水和乙醇的混合溶液，且混合溶液的pH为6
‑
8，其中，锌盐和钼酸盐的浓度均为0.01
‑
1mol/L；水与乙醇的体积比为1:20
‑
10:1；所述锌盐为硝酸锌、氯化锌、乙酸锌、柠檬酸锌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。
[0018]可选地，所述第二预设温度为250
‑
650℃；采用喷雾器将ZnMoO4的喷雾前驱液喷涂在Fe2O3光阳极膜的表面时，控制喷雾器的喷头位于基底的正上方，且与Fe2O3光阳极膜的表面之间的距离为10
‑
50cm，喷雾时间为3
‑
30min。
[0019]本专利技术还提出了一种S型异质结复合光阳极膜，所述S型异质结复合光阳极膜采用如前所述的S型异质结复合光阳极膜的制备方法制备得到。
[0020]本专利技术还提出了一种S型异质结复合光阳极膜的应用，所述S型异质结复合光阳极膜用于海工混凝土结构钢筋光电保护光阳极覆膜。
[0021]有益效果：
[0022]本专利技术所制备的S型异质结复合光阳极膜，光照下可以使钢筋腐蚀电位负移至
‑
1.2V左右，可以为钢筋提供很好的阴极保护效果。进一步地，莫特肖特基曲线进一步说明该复合膜为S型异质结结构。光致发光光谱(PL)和交流阻抗(EIS)曲线均说明复合膜有效提高了光生电子
‑
空穴对的分离效率。因此，本专利技术的复合光阳极膜作为一种新型S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
[0023]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：
[0024]图1为间歇光照下，本专利技术实施例一提供的ZnMoO4光阳极膜和Fe2O3‑
ZnMoO4复合光阳极膜的光致开路电位(OCP)测试结果图；
[0025]图2为本专利技术实施例二提供的Fe2O3光阳极膜、ZnMoO4光阳极膜和Fe2O3‑
ZnMoO4复合光阳极膜的ESR曲线；
[0026]图3为本专利技术实施例三提供的Fe2O3光阳极膜、ZnMoO4光阳极膜和Fe2O3‑
ZnMoO4复合光阳极膜的光致发光(PL)谱；
[0027]图4为光照射下，本专利技术实施例四提供的Fe2O3光阳极膜、ZnMoO4光阳极膜和Fe2O3‑
ZnMoO4复合光阳极膜的交流阻抗(EIS)曲线；
[0028]图5为间歇光照下，本专利技术实施例二、三和四提供的Fe2O3‑
ZnMoO4复合光阳极膜的光致开路电位(OCP)测试对比结果图。
具体实施方式
[0029]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种S型异质结复合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，对基底进行预处理，得到预处理后的基底；步骤二，通过喷雾热解法在预处理后的基底表面制备Fe2O3光阳极膜；步骤三，通过喷雾热解法在Fe2O3光阳极膜表面制备Fe2O3‑
ZnMoO4复合光阳极膜。2.如权利要求1所述的S型异质结复合光阳极膜的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述基底为铁质基底或导电玻璃，所述基底为铁质基底时，所述预处理具体为：将铁质基体用砂纸打磨后，依次用乙醇和水分别超声处理5
‑
30min，然后将铁质基体置于酸性溶液中，在20
‑
80℃下浸泡5
‑
50min，清洗干燥后，得到预处理后铁质基体；所述基底为导电玻璃时，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的饱和乙醇溶液、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S型异质结复合光阳极膜的制备方法，其特征在于，步骤二具体为：配制Fe2O3的喷雾前驱液，将预处理后的基底加热至第一预设温度，采用喷雾器将Fe2O3的喷雾前驱液喷涂在基底的表面，得到Fe2O3光阳极膜。4.如权利要求3所述的S型异质结复合光阳极膜的制备方法，其特征在于，所述Fe2O3的喷雾前驱液为铁盐、水和乙醇的混合溶液，其中，铁盐的浓度为0.005
‑
0.5mol/L，水与乙醇的体积比为1:20
‑
10:1；所述铁盐为硝酸铁、乙酸铁、柠檬酸铁、乙酰丙酮铁中的一种或几种混合。5.如权利要求3所述的S型异质结复合光阳极膜的制备方法，其特征在于，所述第一预设温度为150
‑
450℃；采用喷雾器将Fe2O3的喷雾前驱液喷涂在基底的表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳豪，张小影，冯文萱，于偲怡，王亚伟，贾小玥，王晓晴，蒋浩森，陈越华，唐恒，程海洋，闫杰，张依梦，周肇亮，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：