一种异质结型CeO2/ZnO阻变耐蚀薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种异质结型CeO2/ZnO阻变耐蚀薄膜及其制备方法，以九水合硝酸铈、六水合硝酸锌和六次甲基四胺为原料，通过恒电流电沉积法并结合水热法制备出具有微米级厚度、耐蚀性良好、电阻值可调控的异质结型CeO2/ZnO阻变薄膜。本发明专利技术通过异质结性CeO2/ZnO阻变薄膜中异质结界面的电子势垒阻碍腐蚀性离子向基底的扩散，并利用薄膜中氧空位的结合氧能力阻碍氧向基底的扩散，从而提高薄膜基底的耐蚀性能；并可通过施加电压调控薄膜中的氧空位浓度以利于薄膜的循环利用。以利于薄膜的循环利用。以利于薄膜的循环利用。

【技术实现步骤摘要】
一种异质结型CeO2/ZnO阻变耐蚀薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种阻变耐蚀保护薄膜的制备方法，具体来说是一种含氧空位缺陷的CeO2/ZnO异质结薄膜，可以通过施加电压改变实现薄膜电阻的循环变化。

技术介绍

[0002]在自然环境(大气、海水、土壤等)及各种电解质水溶液中使用或运行的钢铁构件或设备，常会因环境介质的电化学腐蚀作用而发生锈蚀。从本质上讲，腐蚀原电池发生的反应主要是由铁的阳极溶解Fe
→
Fe
2+
+2e
‑
与氧去极化O2+2H2O+4e
‑
→
4OH
‑
或氢去极化2H
+
+2e
‑
→
H2过程组成，从而使钢材表面形成大量腐蚀产物，导致钢铁性能的下降并造成大量材料流失。钢表面的锈层由疏松多孔的外锈层和较为致密的内锈层组成，包括铁的氧化物、羟基氧化物及绿锈类化合物如FeO、α
‑
Fe2O3、Fe(OH)2、Fe(OH)3、α
‑
>FeOOH、β...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异质结型CeO2/ZnO阻变耐蚀薄膜，其特征在于，按照下述步骤进行：步骤1，采用三电极体系，以作为基底的材料为工作电极进行恒电流电沉积，以在基底材料上得到CeO2薄膜，进行恒电流电沉积时，电流密度为
‑
1mA/cm2～
‑
3mA/cm2，沉积时间为15
‑
120min；进行恒电流电沉积时，电解液为浓度为0.02—0.2mol/L的硝酸铈水溶液；步骤2，在步骤1得到的基底材料上涂覆ZnO种子溶液，在空气气氛中进行烧制，烧制温度为400
‑
500℃，烧制时间为30
‑
60min，随炉降至室温20—25摄氏度后，得到ZnO种子层；在ZnO种子溶液中，溶剂为乙醇，溶质为乙酸锌和乙醇胺，乙酸锌浓度为0.3
‑
0.8mol/L，乙醇胺浓度为0.3
‑
0.8mol/L；步骤3，将步骤2得到的基底材料置于水热溶液中进行水热反应，水热反应温度为60
‑
90℃，水热反应时间为3
‑
8h；在水热溶液中，溶剂为水，溶质为硝酸锌和六次甲基四胺，硝酸锌浓度为0.01
‑
0.025mol/L、六次甲基四胺浓度为0.01
‑
0.025mol/L；步骤4，将步骤3制备的异质结型CeO2/ZnO阻变薄膜置于惰性气体保护的氛围中进行退火，自室温20—25摄氏度开始以1
‑
5℃/min的升温速度升温至退火温度300—450摄氏度进行退火，退火时间0.5
‑
1.5h，退火后随炉冷却到室温20—25摄氏度后取出即可。2.根据权利要求1所述的一种异质结型CeO2/ZnO阻变耐蚀薄膜，其特征在于，在步骤1中，在三电极体系中，参比电极为饱和甘汞电极，对电极为铂片电极；进行恒电流电沉积时，电流密度为
‑
1mA/cm2～
‑
2mA/cm2，沉积温度为室温20—25摄氏度，沉积时间为20—60min，电解液为浓度为0.1—0.2mol/L的硝酸铈水溶液。3.根据权利要求1所述的一种异质结型CeO2/ZnO阻变耐蚀薄膜，其特征在于，在步骤2中，在ZnO种子溶液中，溶剂为乙醇，溶质为乙酸锌和乙醇胺，乙酸锌浓度为0.5
‑
0.8mol/L，乙醇胺浓度为0.3
‑
0.5mol/L；烧制温度为450
‑
500℃，烧制时间为40
‑
60min。4.根据权利要求1所述的一种异质结型CeO2/ZnO阻变耐蚀薄膜，其特征在于，在步骤3中，水热反应温度为80
‑
90℃，水热反应时间为3
‑
5h；在水热溶液中，溶剂为水，溶质为硝酸锌和六次甲基四胺，硝酸锌浓度为0.02
‑
0.025mol/L、六次甲基四胺浓度为0.02
‑
0.025mol/L。5.根据权利要求1所述的一种异质结型CeO2/ZnO阻变耐蚀薄膜，其特征在于，在步骤4中，惰性气体保护的氛围为氮气、氦气或者氩气；退火温度为300
‑
400℃，退火时间1
‑
1.5h。6.一种异质结型CeO2/ZnO阻变耐蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：王吉会，薛菲，胡文彬，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：