氧化石墨烯二氧化钛环氧涂料的抗腐蚀性能研究
金属腐蚀无处不在，由此造成的经济损失十分巨大，因而寻找有效的抗腐蚀防护技术一直是世界各国科学家们研究的重要课题。传统腐蚀防护技术如阴极防护技术需要消耗电能或阳极材料，存在一定的材料或能源损耗。半导体二氧化钛材料光阴极防护技术在整个保护过程中补偿电子，损耗较低，而氧化石墨烯材料具有大的比表面积和共轭结构，物化性能优越。本文针对上述问题，在二氧化钛环氧涂层中引入氧化石墨烯材料，改善二氧化钛涂层的光电防腐性能。实验采用二氧化钛、氧化石墨烯、环氧树脂和固化剂为原料，在常温下固化制备不同氧化石墨烯含量的氧化石墨烯/二氧化钛复合环氧涂层。通过对复合涂层的电化学性能、金相显微结构、扫描电镜结构、红外光谱、硬度、接触角等结构和性能测试，探究不同氧化石墨烯在不锈钢表面上涂覆的二氧化钛环氧涂层的光电防腐性能的影响。研究表明，氧化石墨烯覆盖在复合环氧涂层上，从而有效地吸附二氧化钛颗粒，进而能够促进复合环氧涂层的光电效应，增加涂层的光电防腐性能。当添加氧化石墨烯溶液的容量为1.5ml时，氧化石墨烯/二氧化钛复合环氧涂层的光电防腐性能最佳。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 前言 1
1.2 二氧化钛 1
1.2.1 二氧化钛研究历史 1
1.2.2 二氧化钛的结构与性能 2
1.2.3 二氧化钛的制备 4
1.2.4 二氧化钛的应用 5
1.3 氧化石墨烯 7
1.3.1 氧化石墨烯结构 7
1.3.2 氧化石墨烯的制备 7
1.3.3 氧化石墨烯的改性 8
1.3.4 氧化石墨烯的应用 11
1.4 RGO/ TiO2 复合材料的研究现状 13
第二章 实验与测试 14
2.1 实验材料 14
2.2 实验仪器与设备 14
2.3 实验原理 15
2.3.1 二氧化钛的光电效应 15
2.3.2 极化 16
2.3.3 交流阻抗 16
2.4 实验步骤 16
2.4.1 试样制备 16
2.4.2 电化学测试 17
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验与测试 14
2.1 实验材料 14
2.2 实验仪器与设备 14
2.3 实验原理 15
2.3.1 二氧化钛的光电效应 15
2.3.2 极化 16
2.3.3 交流阻抗 16
2.4 实验步骤 16
2.4.1 试样制备 16
2.4.2 电化学测试 17
2.4.3 金相显微观察 17
2.4.4 扫描电镜测试 17
2.4.5 红外光谱测试 18
2.4.6 接触角测试 18
2.4.7 硬度测试 18
第三章 实验结果与分析 19
3.1 复合环氧涂层的金相显微结构 19
3.2 复合环氧涂层的SEM显微结构 20
3.3 不同含量氧化石墨烯复合环氧涂层的时间电流曲线 21
3.4 不同含量氧化石墨烯复合环氧涂层的极化曲线 22
3.4.1 无/有紫外光下RGO/TiO2环氧涂层的极化曲线 22
3.4.2不同分散方法引入RGO的复合环氧涂层的极化曲线 23
3.4.3 不同掺杂量RGO的复合环氧涂层的极化曲线 24
3.5 不同含量RGO复合涂层的交流阻抗 25
3.5.1 有/无紫外光下的复合环氧涂层的交流阻抗 25
3.5.2 不同掺杂量RGO的复合环氧涂层的交流阻抗 26
3.6 复合环氧涂层的红外光谱 28
3.7 不同含量RGO的复合环氧涂层的接触角 28
38 不同含量RGO的复合环氧涂层的铅笔硬度 30
结论 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1 前言
金属腐蚀是指金属受到环境介质的化学或电化学作用而引起的变质或被破坏现象，每年因此而造成的经济损失十分巨大。
近年来，环氧涂料已发展成为一类重要的工业涂料。在许多场合都可以使用，如室内外的水泥结构和钢铁等金属表面，以及不同环境下使用的工程结构，如桥梁、钻探采油设备、车辆的底盘、管道等。环氧涂料适用范围十分广泛，特别是对水泥、金属等无机材料有着很强的附着力；本身也有着很好的耐腐蚀性能；同时耐有机溶剂，耐热，耐水；机械性能优良，耐磨，耐冲击。二氧化钛材料由于其无毒，优异的不透明性、白度和光度的性能，被公认为性能最佳的一种白色颜料。二氧化钛在光照条件下吸收的能量大于能带之间的能量障碍时，表面电子会吸收辐射能量进而被释放出来；光生电子会沿着外电路向电势相对低的金属表面迁移，使其电极电位继续降低，从而可能使其电势低于自身的自腐蚀电势，达到抗腐蚀的目的。
氧化石墨烯仍然保持石墨烯的单层结构，所以它同样可以在水平维度的任意方向上扩展到几十微米，因而其拥有着优于常规材料的物理化学性能，而且在其表面带入了很多含氧官能团。因为这些含氧基团的引入，使得原先石墨烯表面稳定存在的大π键的电子发生了转移，使大π键整体结构被破坏了，导致其变成了绝缘体；同样因为这些基团的存在，使其在水中的分散性更好，且也改善了其与聚合物之间的相容性。氧化石墨烯不仅拥有石墨烯的优异性能，而且含氧基团的引入使其活性增强，应用范围也有很大范围的扩展。
氧化石墨烯/二氧化钛环氧复合材料同时具有二者的优异性能，氧化石墨烯的加入，不仅可以提高光生电子空穴对的产生速率，还可以在一定程度上抑制电子空穴对的复合速率，同时还可以改善二氧化钛在可见光区域的吸收。
1.2 二氧化钛
1.2.1 二氧化钛研究历史
二氧化钛在光物化学、光催化、光电材料等方面都展现出了独特的性质，应用前景被十分看好。在19701990的几十年间研究者们主要把目光集中在二氧化钛半导体的研究上。随着科技的进步，纳米级的材料被制备了出来，从而引起材料学领域的一次飞跃。材料在纳米尺寸所展现出的特有的量子尺寸效应以及表面效应吸引了研究者们的兴趣，从而使二氧化钛的纳米粒子被越来越多的关注研究。
二氧化钛最早是被用来当做白色染料而被广泛使用，因为其不仅拥有作为白色染料的光亮白度，而且价格便宜、无毒。二氧化钛的光催化性质早在20世纪初就已经被发现了，但直到40年代，其光催化的机理才由RGOodeve开始研究[1]。二氧化钛的光催化性能则是在20世纪60年代后期才引起更多科学家的关注。Akira Fujishima在1972年的Nature杂志上发表一篇有关二氧化钛光催化的文章[2]，其研究了在没有电流流过的情况下，只通过照射紫外光使金红石型二氧化钛n半导体材料分解水的研究实验。1980年，Kawai和Sakata就粉末体系中无法分解水的现象展开了研究，最终发现是因为分解水产生的氧气和氢气之间的距离太近，彼此又重新结合成水分子。为了解决这个问题，他们向反应体系中加入易被氧化的物质，使分解水产生的氧气将其氧化，从而不断消耗掉氧气，使整个分解水的反应得以
第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 二氧化钛 1
1.2.1 二氧化钛研究历史 1
1.2.2 二氧化钛的结构与性能 2
1.2.3 二氧化钛的制备 4
1.2.4 二氧化钛的应用 5
1.3 氧化石墨烯 7
1.3.1 氧化石墨烯结构 7
1.3.2 氧化石墨烯的制备 7
1.3.3 氧化石墨烯的改性 8
1.3.4 氧化石墨烯的应用 11
1.4 RGO/ TiO2 复合材料的研究现状 13
第二章 实验与测试 14
2.1 实验材料 14
2.2 实验仪器与设备 14
2.3 实验原理 15
2.3.1 二氧化钛的光电效应 15
2.3.2 极化 16
2.3.3 交流阻抗 16
2.4 实验步骤 16
2.4.1 试样制备 16
2.4.2 电化学测试 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
验与测试 14
2.1 实验材料 14
2.2 实验仪器与设备 14
2.3 实验原理 15
2.3.1 二氧化钛的光电效应 15
2.3.2 极化 16
2.3.3 交流阻抗 16
2.4 实验步骤 16
2.4.1 试样制备 16
2.4.2 电化学测试 17
2.4.3 金相显微观察 17
2.4.4 扫描电镜测试 17
2.4.5 红外光谱测试 18
2.4.6 接触角测试 18
2.4.7 硬度测试 18
第三章 实验结果与分析 19
3.1 复合环氧涂层的金相显微结构 19
3.2 复合环氧涂层的SEM显微结构 20
3.3 不同含量氧化石墨烯复合环氧涂层的时间电流曲线 21
3.4 不同含量氧化石墨烯复合环氧涂层的极化曲线 22
3.4.1 无/有紫外光下RGO/TiO2环氧涂层的极化曲线 22
3.4.2不同分散方法引入RGO的复合环氧涂层的极化曲线 23
3.4.3 不同掺杂量RGO的复合环氧涂层的极化曲线 24
3.5 不同含量RGO复合涂层的交流阻抗 25
3.5.1 有/无紫外光下的复合环氧涂层的交流阻抗 25
3.5.2 不同掺杂量RGO的复合环氧涂层的交流阻抗 26
3.6 复合环氧涂层的红外光谱 28
3.7 不同含量RGO的复合环氧涂层的接触角 28
38 不同含量RGO的复合环氧涂层的铅笔硬度 30
结论 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1 前言
金属腐蚀是指金属受到环境介质的化学或电化学作用而引起的变质或被破坏现象，每年因此而造成的经济损失十分巨大。
近年来，环氧涂料已发展成为一类重要的工业涂料。在许多场合都可以使用，如室内外的水泥结构和钢铁等金属表面，以及不同环境下使用的工程结构，如桥梁、钻探采油设备、车辆的底盘、管道等。环氧涂料适用范围十分广泛，特别是对水泥、金属等无机材料有着很强的附着力；本身也有着很好的耐腐蚀性能；同时耐有机溶剂，耐热，耐水；机械性能优良，耐磨，耐冲击。二氧化钛材料由于其无毒，优异的不透明性、白度和光度的性能，被公认为性能最佳的一种白色颜料。二氧化钛在光照条件下吸收的能量大于能带之间的能量障碍时，表面电子会吸收辐射能量进而被释放出来；光生电子会沿着外电路向电势相对低的金属表面迁移，使其电极电位继续降低，从而可能使其电势低于自身的自腐蚀电势，达到抗腐蚀的目的。
氧化石墨烯仍然保持石墨烯的单层结构，所以它同样可以在水平维度的任意方向上扩展到几十微米，因而其拥有着优于常规材料的物理化学性能，而且在其表面带入了很多含氧官能团。因为这些含氧基团的引入，使得原先石墨烯表面稳定存在的大π键的电子发生了转移，使大π键整体结构被破坏了，导致其变成了绝缘体；同样因为这些基团的存在，使其在水中的分散性更好，且也改善了其与聚合物之间的相容性。氧化石墨烯不仅拥有石墨烯的优异性能，而且含氧基团的引入使其活性增强，应用范围也有很大范围的扩展。
氧化石墨烯/二氧化钛环氧复合材料同时具有二者的优异性能，氧化石墨烯的加入，不仅可以提高光生电子空穴对的产生速率，还可以在一定程度上抑制电子空穴对的复合速率，同时还可以改善二氧化钛在可见光区域的吸收。
1.2 二氧化钛
1.2.1 二氧化钛研究历史
二氧化钛在光物化学、光催化、光电材料等方面都展现出了独特的性质，应用前景被十分看好。在19701990的几十年间研究者们主要把目光集中在二氧化钛半导体的研究上。随着科技的进步，纳米级的材料被制备了出来，从而引起材料学领域的一次飞跃。材料在纳米尺寸所展现出的特有的量子尺寸效应以及表面效应吸引了研究者们的兴趣，从而使二氧化钛的纳米粒子被越来越多的关注研究。
二氧化钛最早是被用来当做白色染料而被广泛使用，因为其不仅拥有作为白色染料的光亮白度，而且价格便宜、无毒。二氧化钛的光催化性质早在20世纪初就已经被发现了，但直到40年代，其光催化的机理才由RGOodeve开始研究[1]。二氧化钛的光催化性能则是在20世纪60年代后期才引起更多科学家的关注。Akira Fujishima在1972年的Nature杂志上发表一篇有关二氧化钛光催化的文章[2]，其研究了在没有电流流过的情况下，只通过照射紫外光使金红石型二氧化钛n半导体材料分解水的研究实验。1980年，Kawai和Sakata就粉末体系中无法分解水的现象展开了研究，最终发现是因为分解水产生的氧气和氢气之间的距离太近，彼此又重新结合成水分子。为了解决这个问题，他们向反应体系中加入易被氧化的物质，使分解水产生的氧气将其氧化，从而不断消耗掉氧气，使整个分解水的反应得以
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