微纳结构gc3n4二氧化钛复合涂层制备条件优化preparationconditionsoptimizationofmi
金属腐蚀一直是困扰人类社会生活的一个大问题。许多看似很大的灾难其实起因都是因为零部件被腐蚀才导致发生的。仅我们国家而言，每年被腐蚀的钢就占到了每年钢产量的10%左右，造成的经济损失更是不可想象，对社会资源也是一种极大的浪费。本文针对上述问题，通过调节g-C3N4/TiO2复合涂层的热处理工艺，改善优化g-C3N4/TiO2涂层的光电防腐蚀性能。采用不同煅烧温度和不同煅烧时间的g-C3N4/TiO2粉末，加入环氧固化等添加剂制备g-C3N4/TiO2复合涂层，经涂覆制备不同煅烧温度，不同煅烧时间，不同稀释剂的g-C3N4/TiO2复合涂层并进行相关测试；使用电化学工作站，扫描电子显微镜、XRD和接触角等测试手段对复合涂层进行表征，评价其结构及抗腐蚀性能；通过分析不同反应条件对产物的结构和抗腐蚀性能的影响，涂层最佳结构和抗腐蚀性能最优条件。研究表明350度，煅烧2.5小时的条件下，样品耐腐蚀率最高。关键字二氧化钛、氧化石墨烯、复合涂层、光电防腐性能
目录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2纳米TiO2涂层及其制备方法 2
1.2.1溶胶凝胶法 2
1.2.2液相沉积法 2
1.2.3喷雾热分解法 2
1.2.4直接涂覆法 3
1.2.5溅射法 3
1.3 C3N4合成法 3
1.3.1 高温高压合成法 3
1.3.2溶剂热合成 4
1.3.3机械合金化方法 4
1.3.4相沉积法 4
1.3.5电化学沉积法 5
1.4 C3N4力学性能 5
1.4.1力学性能 5
1.4.2热力学性能 5
1.4.3光学性能 6
1.4.4电学性能 6
1.5影响gC3N4光催化活性的因素 6
1.5.1比表面积的影响 7
1.5.2贵金属沉积 7
1.5.3金属掺杂的影响 7
1.5.4非金属掺杂的影响 8
1.6本文研究内容及研究意义 8
第二章 实验与测试 9
2.1实验材料 9< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
br /> 2.2 实验仪器与设备 9
2.3 试样制备 10
2.4 gC3N4/TiO2复合涂层的电化学测试 11
2.5 gC3N4/TiO2复合涂层的扫描电镜测试 11
2.6 gC3N4/TiO2复合涂层的接触角测试 11
2.7 gC3N4/TiO2复合涂层的XRD测试 11
第三章 实验数据分析 12
3.1 不同煅烧时间对gC3N4/TiO2复合涂层的耐蚀性的影响 12
3.1.1 不同煅烧时间的gC3N4/TiO2复合涂层极化曲线 12
3.1.2不同煅烧时间的gC3N4/TiO2复合涂层交流阻抗曲线 13
3.1.3gC3N4/TiO2复合涂层的极化曲线开关灯对比 14
3.1.4gC3N4/TiO复合涂层的交流阻抗曲线开关灯对比 15
3.2不同煅烧温度对gC3N4/TiO2复合涂层的耐蚀性的影响 17
3.2.1不同煅烧温度的gC3N4/TiO2复合涂层极化曲线 17
3.2.2不同煅烧温度的gC3N4/TiO2复合涂层的交流阻抗曲线 18
3.2.3 gC3N4/TiO2复合涂层的极化曲线开关灯对比图 20
3.2.4 gC3N4/TiO2复合涂层的交流阻抗曲线开关灯对比图 21
3.3不同稀释剂对gC3N4/TiO2复合涂层的耐蚀性的影响 22
3.3.1不同稀释剂的gC3N4/TiO2复合涂层极化曲线 22
3.3.2不同稀释剂gC3N4/TiO2复合涂层交流阻抗曲线 23
3.3.3 gC3N4/TiO2复合涂层的极化曲线开关灯 24
3.3.4 gC3N4/TiO2复合涂层的交流阻抗曲线开关灯 25
3.4复合涂层的扫描电镜测试 27
3.4.1 C3N4/TiO2、C3N4粉末的扫描电镜图 27
3.4.2gC3N4/TiO2复合涂层的扫描电镜图 28
3.5gC3N4/TiO2复合涂层接触角测试 28
3.6 gC3N4/TiO2复合涂层XRD测试 30
结论 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1研究背景
近日，巴西科研人员发现了一种含有Ti、Nb、TaGa等元素的氮氧化物，资料显示其有良好的光催化产氢性能，经检验正是这些元素促进氮氧化物的光催化性能，所以这也引发了其他的国家的科研人员纷纷投入到这一领域的研究中。目前对于光催化剂的研究主要集中在二氧化钛，因为TiO2相对于其半导体在各方面的性能上均占优势，但TiO2本身的带系宽度比较宽（3.2e V)，所以只能在紫外光的照射下催化制造氢气。然而，紫外光仅占太阳光谱中很小一部分且它的光催化效率不高，若是要用仪器来投射紫外光线又会提高成本。当然，对半导体的研究肯定也会衍射到其他物质，主要包括氧化锌、硫酸镉、三氧化钨、二氧化硅、SnO2、Fe2O3等[1]，但这些催化剂各自都有自己的短板，所以目前科研人员还是没能找到完美的半导体材料。
TiO2晶体是一种典型的存在氧空位的n型半导体，可研究性很高。资料显示天然的TiO2晶体有三种同素异形态：锐钛矿型(Anatase) 、金红石(Rutile)和板钛矿型(Brookite）。尽管为同素态，但它们各自的性质不同。板钛矿型TiO2热稳定性较差且几乎不具有光催化活性，所以在光催化性方面的性能探究会集中在锐钛矿型和金红石TiO2。锐钛矿和金红石矿型TiO2的基本结构单元都是TiO6八面体，但它们TiO6八面体的连接方式不同。全部在于金红石结构的TiO6八面体共顶点，而锐钛矿结构的TiO6八面体不共点。从晶胞结构看，金红石型中的TiO6八面体分布均匀呈斜方晶型的分布；而锐钛矿型晶体中的八面体分布不规则，弯曲程度大，所以锐钛矿型晶体结构的对称性比前者低。从光催化活性看，锐钛矿晶体中的Ti—Ti键距离比金红石TiO2长，而TiO键距离短，所以两种TiO2晶型的电子能带结构、质量密度不同，光催化活性也不同。然后，以上的所有研究是基于天然TiO2晶体上，所以也有其他科研人员致力于研究一些其他晶体结构的TiO2，希望能有不同的发现。
TiO2是一种化学性质稳定，制备方式简单的半导体材料，所以纳米TiO2的化学性质也很稳定，获得的途径也很多。纳米TiO2材料的使用前景很广阔，在很多领域都要用到它，比如在污水处理、空气净化、金属防腐蚀、玻璃自清洁、太阳能转换等方面 。
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第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2纳米TiO2涂层及其制备方法 2
1.2.1溶胶凝胶法 2
1.2.2液相沉积法 2
1.2.3喷雾热分解法 2
1.2.4直接涂覆法 3
1.2.5溅射法 3
1.3 C3N4合成法 3
1.3.1 高温高压合成法 3
1.3.2溶剂热合成 4
1.3.3机械合金化方法 4
1.3.4相沉积法 4
1.3.5电化学沉积法 5
1.4 C3N4力学性能 5
1.4.1力学性能 5
1.4.2热力学性能 5
1.4.3光学性能 6
1.4.4电学性能 6
1.5影响gC3N4光催化活性的因素 6
1.5.1比表面积的影响 7
1.5.2贵金属沉积 7
1.5.3金属掺杂的影响 7
1.5.4非金属掺杂的影响 8
1.6本文研究内容及研究意义 8
第二章 实验与测试 9
2.1实验材料 9< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
br /> 2.2 实验仪器与设备 9
2.3 试样制备 10
2.4 gC3N4/TiO2复合涂层的电化学测试 11
2.5 gC3N4/TiO2复合涂层的扫描电镜测试 11
2.6 gC3N4/TiO2复合涂层的接触角测试 11
2.7 gC3N4/TiO2复合涂层的XRD测试 11
第三章 实验数据分析 12
3.1 不同煅烧时间对gC3N4/TiO2复合涂层的耐蚀性的影响 12
3.1.1 不同煅烧时间的gC3N4/TiO2复合涂层极化曲线 12
3.1.2不同煅烧时间的gC3N4/TiO2复合涂层交流阻抗曲线 13
3.1.3gC3N4/TiO2复合涂层的极化曲线开关灯对比 14
3.1.4gC3N4/TiO复合涂层的交流阻抗曲线开关灯对比 15
3.2不同煅烧温度对gC3N4/TiO2复合涂层的耐蚀性的影响 17
3.2.1不同煅烧温度的gC3N4/TiO2复合涂层极化曲线 17
3.2.2不同煅烧温度的gC3N4/TiO2复合涂层的交流阻抗曲线 18
3.2.3 gC3N4/TiO2复合涂层的极化曲线开关灯对比图 20
3.2.4 gC3N4/TiO2复合涂层的交流阻抗曲线开关灯对比图 21
3.3不同稀释剂对gC3N4/TiO2复合涂层的耐蚀性的影响 22
3.3.1不同稀释剂的gC3N4/TiO2复合涂层极化曲线 22
3.3.2不同稀释剂gC3N4/TiO2复合涂层交流阻抗曲线 23
3.3.3 gC3N4/TiO2复合涂层的极化曲线开关灯 24
3.3.4 gC3N4/TiO2复合涂层的交流阻抗曲线开关灯 25
3.4复合涂层的扫描电镜测试 27
3.4.1 C3N4/TiO2、C3N4粉末的扫描电镜图 27
3.4.2gC3N4/TiO2复合涂层的扫描电镜图 28
3.5gC3N4/TiO2复合涂层接触角测试 28
3.6 gC3N4/TiO2复合涂层XRD测试 30
结论 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1研究背景
近日，巴西科研人员发现了一种含有Ti、Nb、TaGa等元素的氮氧化物，资料显示其有良好的光催化产氢性能，经检验正是这些元素促进氮氧化物的光催化性能，所以这也引发了其他的国家的科研人员纷纷投入到这一领域的研究中。目前对于光催化剂的研究主要集中在二氧化钛，因为TiO2相对于其半导体在各方面的性能上均占优势，但TiO2本身的带系宽度比较宽（3.2e V)，所以只能在紫外光的照射下催化制造氢气。然而，紫外光仅占太阳光谱中很小一部分且它的光催化效率不高，若是要用仪器来投射紫外光线又会提高成本。当然，对半导体的研究肯定也会衍射到其他物质，主要包括氧化锌、硫酸镉、三氧化钨、二氧化硅、SnO2、Fe2O3等[1]，但这些催化剂各自都有自己的短板，所以目前科研人员还是没能找到完美的半导体材料。
TiO2晶体是一种典型的存在氧空位的n型半导体，可研究性很高。资料显示天然的TiO2晶体有三种同素异形态：锐钛矿型(Anatase) 、金红石(Rutile)和板钛矿型(Brookite）。尽管为同素态，但它们各自的性质不同。板钛矿型TiO2热稳定性较差且几乎不具有光催化活性，所以在光催化性方面的性能探究会集中在锐钛矿型和金红石TiO2。锐钛矿和金红石矿型TiO2的基本结构单元都是TiO6八面体，但它们TiO6八面体的连接方式不同。全部在于金红石结构的TiO6八面体共顶点，而锐钛矿结构的TiO6八面体不共点。从晶胞结构看，金红石型中的TiO6八面体分布均匀呈斜方晶型的分布；而锐钛矿型晶体中的八面体分布不规则，弯曲程度大，所以锐钛矿型晶体结构的对称性比前者低。从光催化活性看，锐钛矿晶体中的Ti—Ti键距离比金红石TiO2长，而TiO键距离短，所以两种TiO2晶型的电子能带结构、质量密度不同，光催化活性也不同。然后，以上的所有研究是基于天然TiO2晶体上，所以也有其他科研人员致力于研究一些其他晶体结构的TiO2，希望能有不同的发现。
TiO2是一种化学性质稳定，制备方式简单的半导体材料，所以纳米TiO2的化学性质也很稳定，获得的途径也很多。纳米TiO2材料的使用前景很广阔，在很多领域都要用到它，比如在污水处理、空气净化、金属防腐蚀、玻璃自清洁、太阳能转换等方面 。
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