gc3n4tio2复合涂层的光电抗腐蚀性能
传统的金属防腐方式存在一定的缺陷，因此开发新型材料用于金属防腐有着重要的意义。近年来TiO2涂层的光阴极保护技术受到广泛的关注，其具有优良的环境友好性，成本低，保护过程中无损耗的等优点从而拥着广阔的发展前景。但TiO2的禁带较宽（3.2eV），只能在紫外光区域响应，所以效率较低。而g-C3N4良好的可见光响应性，正好弥补了TiO2的缺陷。本文用三聚氰胺采用热分解法和微波法制备g-C3N4，用其与TiO2制成g-C3N4/TiO2复合涂层，将其涂覆在304不锈钢上，常温固化后用硅橡胶封片，进行电化学测试、红外光谱测试、金相显微观察、扫描电镜组织观察、接触角、硬度和附着力测试等对涂层的光电抗腐蚀性能进行综合分析，并考察固态烧结法和微波烧结法两种不同的处理方法以及g-C3N4的比例对复合涂层光电抗腐蚀性能的影响。实验结果表明，掺杂g-C3N4能够提高二氧化钛涂层的光电抗腐蚀性能，而固结法制得的g-C3N4比微波辅助法制得的效果更好，同时掺杂g-C3N4能够提高复合涂层的硬度和附着力等。关键词：TiO2、g-C3N4、三聚氰胺、光电抗腐蚀目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2 二氧化钛的光生阴极保护 1
1.2.1 二氧化钛的概述 1
1.2.2二氧化钛的应用领域 2
1.2.3二氧化钛涂层的光生阴极保护作用的原理 4
1.2.4 二氧化钛光阴极保护的研究现状 5
1.3碳化氮研究概述 5
1.3.1氮化碳研究现状 5
1.3.2 类石墨相氮化碳的研究现状 6
1.3.3 gC3N4的不同制备方法 7
1.4 本文选题意义及研究内容 7
1.4.1 本文选题意义 7
1.4.2 本文研究内容 8
1.4.3 本文创新之处 8
第二章 实验与测试 9
2.1实验材料 9
2.2 实验仪器与设备 9
2.3 gC3N4/TiO2复合涂层的制备 10
2.3.1试样的预处理 10
2.3.2 gC3N4粉末的制备 10
2.3.3 gC3N4/TiO2复合涂层的
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2 本文研究内容 8
1.4.3 本文创新之处 8
第二章 实验与测试 9
2.1实验材料 9
2.2 实验仪器与设备 9
2.3 gC3N4/TiO2复合涂层的制备 10
2.3.1试样的预处理 10
2.3.2 gC3N4粉末的制备 10
2.3.3 gC3N4/TiO2复合涂层的配制 10
2.4 gC3N4/TiO2复合涂层的电化学测试 10
2.4.1 CS2350双单元电化学工作站的介绍 10
2.4.2 复合涂层的电化学测试 11
2.5 复合涂层的金相显微镜观察 14
2.6复合涂层的扫描电镜测试 14
2.7 复合涂层的硬度和附着力测试 14
2.7.1复合涂层硬度测试 14
2.7.2复合涂层附着力测试 14
2.8 复合涂层的接触角测试 14
2.9 复合涂层的红外光谱测试 14
第三章 实验数据分析 16
3.1 gC3N4的含量对gC3N4/TiO2涂层的耐蚀性的影响 16
3.1.1 不同比例的gC3N4/TiO2复合涂层的电流时间图谱 16
3.1.2 不同比例的gC3N4/TiO2复合涂层开关灯的极化曲线图谱 17
3.1.3 不同比例的gC3N4/TiO2复合涂层开关灯的交流阻抗图谱 18
3.2 gC3N4的制备方法对gC3N4/TiO2复合涂层耐蚀性的影响 19
3.2.1不同制备方法gC3N4制备的复合涂层开关灯极化曲线图谱 19
3.2.2不同制备方法gC3N4制备的复合涂层开关灯交流阻抗图谱 20
3.3 金相显微观察 20
3.4 扫描电子显微镜观察 22
3.5 红外光谱分析 22
3.6 涂层的硬度和附着力分析 23
3.7 涂层的接触角分析 24
结论 25
致谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1研究背景
金属材料是当今社会中使用最广泛的工程原料,广泛应用于生活和社会发展。但是金属材料在使用过程中容易受到一定程度的腐蚀，其受损的方式是多样的,最常见的是腐蚀、磨损和断裂三种形式。
由于工业与科学技术的不断改进,腐蚀科学在国民经济中扮演着越来越重要的角色,腐蚀在现代工业中常是一种极其不利的存在,它给人类带来巨大的经济损失和社会危害。据某些发达国家统计,每一年因为腐蚀导致的经济损失约占国民经济生产总值的15%。据1997年我国大略统计,腐蚀导致我国的经济损失约为2800亿元人民币,大约占我国国民生产总值的4%左右[1,2]。
腐蚀导致的经济亏损共有两种：直接亏损、间接亏损。直接亏损:替换已被腐蚀的仪器和构件等。间接亏损包括:仪器停用的利润亏损,腐蚀泄漏导致的产品流失,腐蚀引发的效率下降,腐蚀引起的环境破坏等。间接损失远远比直接损失大。金属腐蚀在导致经济损失的同时,也损失了资源,因为腐蚀所报废的仪器或构件有少部分是不能再利用的,能够重新冶炼再利用的局部在冶炼过程当中也会耗费许多的能源。如今可利用的能源和不可再生资源日趋紧张,所以腐蚀所带来的问题已不仅仅导致经济损失了[3,4]。
金属腐蚀是受环境、机械和生物因素的影响协同作用的[5]。影响金属腐蚀的因素分为外部因素和内部因素[3,8]，外部因素有温度、PH、环境，材料受力情况等;金属的组成、金相、结构状态等则为内部因素。根据不同的影响因素，腐蚀的分类方法也有所不同。因为金属材料等在腐蚀破换的形式有很多种，而引发这一系列问题的因素也有很多种，有的因素很难解释。通常我们用的最为普遍的防腐蚀方式如下[911]：合金化处理、介质处理、添加缓蚀剂、表层覆盖处理、电化学保护。
1.2 二氧化钛的光生阴极保护
1.2.1 二氧化钛的概述
二氧化钛是一种白色的两性氧化物，分子量不高，拥有很多优良的性能，包括没有毒性等，它的性能非常好被人们广泛称赞。它有着很好的粘附力，很稳定，不会变色。广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。它的熔点很高，也被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。
同时，二氧化钛有较好的紫外线掩蔽作用，常作为防晒剂掺入纺织纤维中，超细的二氧化钛粉末也被加入进防晒霜膏中制成防晒化妆品。
二氧化钛的获得有很多种方式，一般都是通过另外的一些材料分解而得的，例如TiCl4就可以提取出我们需要的。由于它拥有很多良好的性能，因此被广泛运用到油漆中，因为它的遮盖性能特别好，且不会变色；它又具有锌白一样的持久性。二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。二氧化钛一般有两种类型。
1.2.2二氧化钛的应用领域
（1）工业应用
二氧化钛由于自身具备很多优良的特点，因此在很多行业都可以看见它的身影，比如说油漆、油墨、塑料、橡胶、造纸、化纤、水彩颜料等行业。
在我们所知的范围呢，是不存在比二氧化钛更白的物质的，很少量的二氧化钛
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2 二氧化钛的光生阴极保护 1
1.2.1 二氧化钛的概述 1
1.2.2二氧化钛的应用领域 2
1.2.3二氧化钛涂层的光生阴极保护作用的原理 4
1.2.4 二氧化钛光阴极保护的研究现状 5
1.3碳化氮研究概述 5
1.3.1氮化碳研究现状 5
1.3.2 类石墨相氮化碳的研究现状 6
1.3.3 gC3N4的不同制备方法 7
1.4 本文选题意义及研究内容 7
1.4.1 本文选题意义 7
1.4.2 本文研究内容 8
1.4.3 本文创新之处 8
第二章 实验与测试 9
2.1实验材料 9
2.2 实验仪器与设备 9
2.3 gC3N4/TiO2复合涂层的制备 10
2.3.1试样的预处理 10
2.3.2 gC3N4粉末的制备 10
2.3.3 gC3N4/TiO2复合涂层的
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2 本文研究内容 8
1.4.3 本文创新之处 8
第二章 实验与测试 9
2.1实验材料 9
2.2 实验仪器与设备 9
2.3 gC3N4/TiO2复合涂层的制备 10
2.3.1试样的预处理 10
2.3.2 gC3N4粉末的制备 10
2.3.3 gC3N4/TiO2复合涂层的配制 10
2.4 gC3N4/TiO2复合涂层的电化学测试 10
2.4.1 CS2350双单元电化学工作站的介绍 10
2.4.2 复合涂层的电化学测试 11
2.5 复合涂层的金相显微镜观察 14
2.6复合涂层的扫描电镜测试 14
2.7 复合涂层的硬度和附着力测试 14
2.7.1复合涂层硬度测试 14
2.7.2复合涂层附着力测试 14
2.8 复合涂层的接触角测试 14
2.9 复合涂层的红外光谱测试 14
第三章 实验数据分析 16
3.1 gC3N4的含量对gC3N4/TiO2涂层的耐蚀性的影响 16
3.1.1 不同比例的gC3N4/TiO2复合涂层的电流时间图谱 16
3.1.2 不同比例的gC3N4/TiO2复合涂层开关灯的极化曲线图谱 17
3.1.3 不同比例的gC3N4/TiO2复合涂层开关灯的交流阻抗图谱 18
3.2 gC3N4的制备方法对gC3N4/TiO2复合涂层耐蚀性的影响 19
3.2.1不同制备方法gC3N4制备的复合涂层开关灯极化曲线图谱 19
3.2.2不同制备方法gC3N4制备的复合涂层开关灯交流阻抗图谱 20
3.3 金相显微观察 20
3.4 扫描电子显微镜观察 22
3.5 红外光谱分析 22
3.6 涂层的硬度和附着力分析 23
3.7 涂层的接触角分析 24
结论 25
致谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1研究背景
金属材料是当今社会中使用最广泛的工程原料,广泛应用于生活和社会发展。但是金属材料在使用过程中容易受到一定程度的腐蚀，其受损的方式是多样的,最常见的是腐蚀、磨损和断裂三种形式。
由于工业与科学技术的不断改进,腐蚀科学在国民经济中扮演着越来越重要的角色,腐蚀在现代工业中常是一种极其不利的存在,它给人类带来巨大的经济损失和社会危害。据某些发达国家统计,每一年因为腐蚀导致的经济损失约占国民经济生产总值的15%。据1997年我国大略统计,腐蚀导致我国的经济损失约为2800亿元人民币,大约占我国国民生产总值的4%左右[1,2]。
腐蚀导致的经济亏损共有两种：直接亏损、间接亏损。直接亏损:替换已被腐蚀的仪器和构件等。间接亏损包括:仪器停用的利润亏损,腐蚀泄漏导致的产品流失,腐蚀引发的效率下降,腐蚀引起的环境破坏等。间接损失远远比直接损失大。金属腐蚀在导致经济损失的同时,也损失了资源,因为腐蚀所报废的仪器或构件有少部分是不能再利用的,能够重新冶炼再利用的局部在冶炼过程当中也会耗费许多的能源。如今可利用的能源和不可再生资源日趋紧张,所以腐蚀所带来的问题已不仅仅导致经济损失了[3,4]。
金属腐蚀是受环境、机械和生物因素的影响协同作用的[5]。影响金属腐蚀的因素分为外部因素和内部因素[3,8]，外部因素有温度、PH、环境，材料受力情况等;金属的组成、金相、结构状态等则为内部因素。根据不同的影响因素，腐蚀的分类方法也有所不同。因为金属材料等在腐蚀破换的形式有很多种，而引发这一系列问题的因素也有很多种，有的因素很难解释。通常我们用的最为普遍的防腐蚀方式如下[911]：合金化处理、介质处理、添加缓蚀剂、表层覆盖处理、电化学保护。
1.2 二氧化钛的光生阴极保护
1.2.1 二氧化钛的概述
二氧化钛是一种白色的两性氧化物，分子量不高，拥有很多优良的性能，包括没有毒性等，它的性能非常好被人们广泛称赞。它有着很好的粘附力，很稳定，不会变色。广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。它的熔点很高，也被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。
同时，二氧化钛有较好的紫外线掩蔽作用，常作为防晒剂掺入纺织纤维中，超细的二氧化钛粉末也被加入进防晒霜膏中制成防晒化妆品。
二氧化钛的获得有很多种方式，一般都是通过另外的一些材料分解而得的，例如TiCl4就可以提取出我们需要的。由于它拥有很多良好的性能，因此被广泛运用到油漆中，因为它的遮盖性能特别好，且不会变色；它又具有锌白一样的持久性。二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。二氧化钛一般有两种类型。
1.2.2二氧化钛的应用领域
（1）工业应用
二氧化钛由于自身具备很多优良的特点，因此在很多行业都可以看见它的身影，比如说油漆、油墨、塑料、橡胶、造纸、化纤、水彩颜料等行业。
在我们所知的范围呢，是不存在比二氧化钛更白的物质的，很少量的二氧化钛
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