金属氧化物对gc3n4tio2复合涂层的光电防腐蚀性能影响(附件)【字数：17661】
摘 要摘 要TiO2是一种具有良好热稳定性和化学稳定性的金属氧化物，常用做光催化剂、光电材料、催化剂载体以及复合材料中的填充剂或惰性组分。然而单一的TiO2的光催化活性很低，某种程度上限制了它的使用范围。g-C3N4作为一种非金属半导体光催化剂，没有毒性且稳定性较好，具有非常好的催化效果。我们将TiO2与g-C3N4复合成一种涂层来增强光电抗腐蚀性能。本文主要在g-C3N4/TiO2复合涂层中分别加入不同的金属氧化物并调节其含量来改善g-C3N4/TiO2复合涂层的光电抗腐蚀性能。我们采用一步固相法制得掺杂金属氧化物的g-C3N4/TiO2复合光催化剂，再将复合粉末与一些试剂混合制成溶液并涂覆在不锈钢基底上制得复合涂层，通过电化学工作站、X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、接触角测量仪和硬度计测试了这些复合涂层综合的性能。研究表明在分别掺入了氧化铜（CuO）、氧化铬（Cr2O3）、氧化镍（NiO）、氧化钨（WO3）、氧化钼（MoO3）的涂层中，氧化铜与氧化镍的抗腐蚀性能较强。而在分别掺入了0.1g、0.2g、0.3g、0.4g、0.5g氧化钼的涂层中，掺杂质量为0.4g与0.5g涂层的抗腐蚀性能较强。关键词金属氧化物;g-C3N4/TiO2复合涂层;光催化;抗腐蚀
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究内容 1
1.2.1 金属氧化物 1
1.2.2 gC3N4的研究情况 2
1.2.3 TiO2的研究情况 7
1.2.4 半导体光催化技术 9
1.2.5 金属腐蚀机理 12
1.3 本文选题意义与创新之处 12
第二章 实验与测试 13
2.1 实验材料 13
2.2 实验仪器与设备 13
2.3 实验原理 14
2.4 实验方法 14
2.5 实验步骤 15
2.6 实验性能测试 16
2.6.1 电化学测试 16
2.6.2 扫描电镜测试 16
2.6.3 接触角测试 16
2.6.4 XRD测试 17
第三章 实验 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
结果与分析 18
3.1 不同金属氧化物对gC3N4/TiO2复合涂层性能的影响 18
3.1.1动电位扫描分析结果与讨论 18
3.1.2 交流阻抗分析结果与分析 21
3.2不同金属氧化物含量对gC3N4/TiO2复合涂层性能的影响 23
3.2.1 动电位扫描分析结果与讨论 23
3.2.2 交流阻抗分析结果与讨论 25
3.3 综合测试性能表征与分析 28
3.3.1 X射线衍射测试与分析 28
3.3.2 接触角测试与分析 30
3.3.3 扫描电镜测试与分析 30
结 论 32
致 谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
1.1 研究背景
随着我国经济的高速发展，人们对金属的使用量越来越多，我国已成为世界上使用金属最多的国家，但金属的腐蚀严重影响了金属的长时间使用，这给我的经济发展带来了重大损失。据报导，世界各工业发达国家腐蚀损失约占其国民经济总值的2%～4％。日本一年因金属腐蚀而损失的金额为20亿美元;苏联由于腐蚀每年损失金属材料达500～600万吨。我国没有完整的统计数据。1980年科委腐蚀学科组对化工、石油、纺织、冶金四个部门的155个企业的调查结果，因腐蚀造成的损失平均占企业总产值的2％，有的企业高达11％。全国每年因金属腐蚀造成的损失估计为100～150亿元。
值得欣慰的是，人们发现了许多性能比较优异的新材料，一种超硬的新材料氮化碳应运而生，Liu[1]和Cohen[2]估计其硬度可能比金刚石还强，而且氮化碳的摩擦系数较低、耐磨性较好，最主要它具有良好的光学性质。我们可以把它制作成金属表面抗腐蚀涂层，从而使金属的使用寿命大大延长，金属制品更加耐用，这将为我们节省大量资源。现在，世界上许多研究小组正在进行这方面的研究，这给腐蚀领域带来了一丝新的空气。
另一方面，功能薄膜材料也有较大的发展，一些优良的材料进入了人们的眼帘，TiO2无疑是最突出的一种。TiO2具有良好的光电性能、耐候性、稳定性等，最主要TiO2还具有耐腐蚀性能，这正是本实验选择TiO2的原因。TiO2的光电性能主要依赖光催化技术，这是一种环境友好型的催化技术（因为TiO2没有二次污染[3]），故而成为了研究的热门。
1.2 研究内容
1.2.1 金属氧化物
1.2.1.1 金属氧化物的定义
金属氧化物是指氧元素与另外一种金属化学元素组合成的二元化合物，如氧化铁(Fe2O3)、氧化铝(Al2O3)等。金属氧化物可以分为碱性和两性氧化物，碱性氧化物一定是金属氧化物，氧化钙(CaO)、氧化铁(Fe2O3)、氧化铜(CuO)等大多数金属氧化物都是碱性氧化物，而氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZnO)等则是两性氧化物。
1.2.1.2 金属氧化物的催化作用
金属氧化物具有催化能力，所以金属氧化物经常被用来当作催化剂。当金属氧化物被用作主催化剂时，可分为过渡金属氧化物和主族金属氧化物催化剂。实用氧化物催化剂通常是在主催化剂中加入多种添加剂制成的多组分氧化物催化剂。金属氧化物很多是半导体，因此可以用能带概念来解释催化现象，电导率、逸出功等金属氧化物整体性质被用来解释催化活性，离子的 d电子组态、晶格氧特性、表面酸碱性等氧化物的局部性质也被用来解释催化活性，所以金属氧化物的催化功能与半导体存在一定的关系。一些金属氧化物半导体，如：氧化锌（ZnO）、氧化铁(Fe2O3)等被运用到光催化反应中，光催化固氮、光催化有机合成，还有在抗菌消毒和生物医疗领域金属氧化物的光催化应用研究也相继展开。
1.2.2 gC3N4的研究情况
1.2.2.1 C3N4的结构
C3N4结构如图1.1[4]。
/
图 1.1 C3N4结构形式:(a)βC3N4,(b)αC3N4,(c)cC3N4,(d)pcC3N4,(e)gC3N4
Fig.1.1 The structure of C3N4:(a)βC3N4,(b)αC3N4,(c)cC3N4,(d)pcC3N4,(e)gC3N4
（1）βC3N4结构：以βSi3N4为原型提出，与βC3N4结构相同；
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究内容 1
1.2.1 金属氧化物 1
1.2.2 gC3N4的研究情况 2
1.2.3 TiO2的研究情况 7
1.2.4 半导体光催化技术 9
1.2.5 金属腐蚀机理 12
1.3 本文选题意义与创新之处 12
第二章 实验与测试 13
2.1 实验材料 13
2.2 实验仪器与设备 13
2.3 实验原理 14
2.4 实验方法 14
2.5 实验步骤 15
2.6 实验性能测试 16
2.6.1 电化学测试 16
2.6.2 扫描电镜测试 16
2.6.3 接触角测试 16
2.6.4 XRD测试 17
第三章 实验 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
结果与分析 18
3.1 不同金属氧化物对gC3N4/TiO2复合涂层性能的影响 18
3.1.1动电位扫描分析结果与讨论 18
3.1.2 交流阻抗分析结果与分析 21
3.2不同金属氧化物含量对gC3N4/TiO2复合涂层性能的影响 23
3.2.1 动电位扫描分析结果与讨论 23
3.2.2 交流阻抗分析结果与讨论 25
3.3 综合测试性能表征与分析 28
3.3.1 X射线衍射测试与分析 28
3.3.2 接触角测试与分析 30
3.3.3 扫描电镜测试与分析 30
结 论 32
致 谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
1.1 研究背景
随着我国经济的高速发展，人们对金属的使用量越来越多，我国已成为世界上使用金属最多的国家，但金属的腐蚀严重影响了金属的长时间使用，这给我的经济发展带来了重大损失。据报导，世界各工业发达国家腐蚀损失约占其国民经济总值的2%～4％。日本一年因金属腐蚀而损失的金额为20亿美元;苏联由于腐蚀每年损失金属材料达500～600万吨。我国没有完整的统计数据。1980年科委腐蚀学科组对化工、石油、纺织、冶金四个部门的155个企业的调查结果，因腐蚀造成的损失平均占企业总产值的2％，有的企业高达11％。全国每年因金属腐蚀造成的损失估计为100～150亿元。
值得欣慰的是，人们发现了许多性能比较优异的新材料，一种超硬的新材料氮化碳应运而生，Liu[1]和Cohen[2]估计其硬度可能比金刚石还强，而且氮化碳的摩擦系数较低、耐磨性较好，最主要它具有良好的光学性质。我们可以把它制作成金属表面抗腐蚀涂层，从而使金属的使用寿命大大延长，金属制品更加耐用，这将为我们节省大量资源。现在，世界上许多研究小组正在进行这方面的研究，这给腐蚀领域带来了一丝新的空气。
另一方面，功能薄膜材料也有较大的发展，一些优良的材料进入了人们的眼帘，TiO2无疑是最突出的一种。TiO2具有良好的光电性能、耐候性、稳定性等，最主要TiO2还具有耐腐蚀性能，这正是本实验选择TiO2的原因。TiO2的光电性能主要依赖光催化技术，这是一种环境友好型的催化技术（因为TiO2没有二次污染[3]），故而成为了研究的热门。
1.2 研究内容
1.2.1 金属氧化物
1.2.1.1 金属氧化物的定义
金属氧化物是指氧元素与另外一种金属化学元素组合成的二元化合物，如氧化铁(Fe2O3)、氧化铝(Al2O3)等。金属氧化物可以分为碱性和两性氧化物，碱性氧化物一定是金属氧化物，氧化钙(CaO)、氧化铁(Fe2O3)、氧化铜(CuO)等大多数金属氧化物都是碱性氧化物，而氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZnO)等则是两性氧化物。
1.2.1.2 金属氧化物的催化作用
金属氧化物具有催化能力，所以金属氧化物经常被用来当作催化剂。当金属氧化物被用作主催化剂时，可分为过渡金属氧化物和主族金属氧化物催化剂。实用氧化物催化剂通常是在主催化剂中加入多种添加剂制成的多组分氧化物催化剂。金属氧化物很多是半导体，因此可以用能带概念来解释催化现象，电导率、逸出功等金属氧化物整体性质被用来解释催化活性，离子的 d电子组态、晶格氧特性、表面酸碱性等氧化物的局部性质也被用来解释催化活性，所以金属氧化物的催化功能与半导体存在一定的关系。一些金属氧化物半导体，如：氧化锌（ZnO）、氧化铁(Fe2O3)等被运用到光催化反应中，光催化固氮、光催化有机合成，还有在抗菌消毒和生物医疗领域金属氧化物的光催化应用研究也相继展开。
1.2.2 gC3N4的研究情况
1.2.2.1 C3N4的结构
C3N4结构如图1.1[4]。
/
图 1.1 C3N4结构形式:(a)βC3N4,(b)αC3N4,(c)cC3N4,(d)pcC3N4,(e)gC3N4
Fig.1.1 The structure of C3N4:(a)βC3N4,(b)αC3N4,(c)cC3N4,(d)pcC3N4,(e)gC3N4
（1）βC3N4结构：以βSi3N4为原型提出，与βC3N4结构相同；
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/jscl/126.html
