Děkujeme, že jste navštívili Nature.com.Verze prohlížeče, kterou používáte, má omezenou podporu CSS.Chcete-li dosáhnout nejlepšího výsledku, doporučujeme použít aktualizovaný prohlížeč (nebo vypnout režim kompatibility v aplikaci Internet Explorer).Mezitím, abychom zajistili nepřetržitou podporu, vykreslíme web bez stylů a JavaScriptu.
TiO2 je polovodičový materiál používaný pro fotoelektrickou konverzi.Aby se zlepšilo jejich využití světla, byly na povrchu nanodrátek TiO2 syntetizovány nanočástice sulfidu niklu a stříbrného jednoduchou metodou máčení a fotoredukce.Byla provedena řada studií katodického ochranného působení nanokompozitů Ag/NiS/TiO2 na nerezovou ocel 304 a byly doplněny morfologie, složení a charakteristiky absorpce světla materiálů.Výsledky ukazují, že připravené nanokompozity Ag/NiS/TiO2 mohou poskytnout nejlepší katodickou ochranu pro nerezovou ocel 304, když je počet cyklů impregnace-srážení sulfidem nikelnatým 6 a koncentrace dusičnanu stříbrného fotoredukce je 0,1M.
Aplikace polovodičů typu n pro ochranu fotokatody pomocí slunečního záření se v posledních letech stala horkým tématem.Při excitaci slunečním zářením budou elektrony z valenčního pásma (VB) polovodičového materiálu excitovány do vodivostního pásma (CB), aby se vytvořily fotogenerované elektrony.Pokud je potenciál vodivého pásma polovodiče nebo nanokompozitu zápornější než potenciál samoleptání vázaného kovu, tyto fotogenerované elektrony se přenesou na povrch vázaného kovu.Akumulace elektronů povede ke katodické polarizaci kovu a poskytne katodickou ochranu přidruženého kovu1,2,3,4,5,6,7.Polovodičový materiál je teoreticky považován za neobětující fotoanodu, protože anodická reakce nedegraduje samotný polovodičový materiál, ale oxidace vody přes fotogenerované otvory nebo adsorbované organické polutanty, případně přítomnost kolektorů pro zachycení fotogenerovaných děr.Nejdůležitější je, že polovodičový materiál musí mít CB potenciál, který je zápornější než korozní potenciál chráněného kovu.Teprve poté mohou fotogenerované elektrony přejít z vodivého pásu polovodiče do chráněného kovu. Studie fotochemické korozní odolnosti se zaměřily na anorganické polovodičové materiály typu n s širokým zakázaným pásmem (3,0–3,2 EV)1,2,3,4,5,6,7, které reagují pouze na ultrafialové světlo (< 400 nm), což snižuje dostupnost světla. Studie fotochemické korozní odolnosti se zaměřily na anorganické polovodičové materiály typu n s širokým zakázaným pásmem (3,0–3,2 EV)1,2,3,4,5,6,7, které reagují pouze na ultrafialové světlo (< 400 nm), což snižuje dostupnost světla. Исследования стойкости к фотохимической коррозии были сосредоточены на неоргаровиочены на неоргаровиочены х материалах n-типа с широкой запрещенной зоной (3,0–3,2 EV)1,2,3,4,5,6,7, котольторенарена фиолетовое излучение (< 400 нм), уменьшение доступности света. Výzkum odolnosti proti fotochemické korozi se soustředil na anorganické polovodičové materiály typu n s širokým pásmem (3,0–3,2 EV)1,2,3,4,5,6,7, které reagují pouze na ultrafialové záření (< 400 nm), což snižuje dostupnost světla.光化学耐腐蚀性研究主要集中在具有宽带隙 (3,0–3,2 EV) 1,2,3,4,5,6,7 的无卺忙 丼无机忼丼无机 忼丼忼木机 忼中在具有宽带隙 (3,0–3,2 EV)些材料仅对紫外光（< 400 nm）有响应，减少光的可用性。光 化学 耐腐 蚀性 研究 主要 在 具有 宽带隙 宽带隙 宽带隙 宽带隙 宽带隙 (3,0–3,2ev) 1,2,6, 的型 材料 上 ， 这些 材料 仅 对 （<400 nm） 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有响应，减少光的可用性。 Исследования стойкости к фотохимической коррозии в основном были сосреданоточененипы на роводниковых материалах n-типа с широкой запрещенной зоной (3,0–3,2EV)1,2,3,4,5,6,7,товер ько к УФ-излучению (<400 нм). Výzkum odolnosti proti fotochemické korozi se soustředil především na anorganické polovodičové materiály typu n, které jsou citlivé pouze na UV záření, 1,2,3,4,5,6,7 (3,0–3,2EV).(<400 nm).V reakci na to klesá dostupnost světla.
V oblasti ochrany proti korozi na moři hraje klíčovou roli technologie fotoelektrochemické katodové ochrany.TiO2 je polovodičový materiál s vynikající absorpcí UV záření a fotokatalytickými vlastnostmi.Vzhledem k nízké míře využití světla se však fotogenerované elektronové díry snadno rekombinují a nelze je stínit za tmavých podmínek.K nalezení rozumného a proveditelného řešení je zapotřebí další výzkum.Bylo publikováno, že pro zlepšení fotosenzitivity TiO2 lze použít mnoho metod povrchové úpravy, jako je dotování Fe, N a míchání s Ni3S2, Bi2Se3, CdTe atd. Proto je TiO2 kompozit s materiály s vysokou účinností fotoelektrické konverze široce používán v oblasti fotogenerované katodové ochrany..
Sulfid niklu je polovodičový materiál s úzkým zakázaným pásmem pouze 1,24 eV8,9.Čím užší je zakázané pásmo, tím silnější je využití světla.Po smíchání sulfidu niklu s povrchem oxidu titaničitého lze zvýšit stupeň využití světla.V kombinaci s oxidem titaničitým může účinně zlepšit účinnost separace fotogenerovaných elektronů a děr.Sulfid nikelnatý je široce používán při elektrokatalytické výrobě vodíku, bateriích a rozkladu znečišťujících látek8,9,10.Jeho použití ve fotokatodové ochraně však zatím nebylo hlášeno.V této studii byl pro vyřešení problému nízké účinnosti využití světla TiO2 vybrán polovodičový materiál s úzkým pásmem.Nanočástice niklu a sulfidu stříbrného byly navázány na povrch nanodrátek TiO2 imerzní a fotoredukční metodou.Nanokompozit Ag/NiS/TiO2 zlepšuje účinnost využití světla a rozšiřuje rozsah absorpce světla z ultrafialové oblasti do oblasti viditelné.Mezitím depozice nanočástic stříbra dává nanokompozitu Ag/NiS/TiO2 vynikající optickou stabilitu a stabilní katodickou ochranu.
Nejprve byla pro experimenty nařezána titanová fólie o tloušťce 0,1 mm s čistotou 99,9 % na velikost 30 mm × 10 mm.Poté byl každý povrch titanové fólie 100krát vyleštěn brusným papírem o zrnitosti 2500 a poté postupně omyt acetonem, absolutním ethanolem a destilovanou vodou.Umístěte titanovou desku do směsi o teplotě 85 °C (hydroxid sodný:uhličitan sodný:voda = 5:2:100) na 90 minut, vyjměte a opláchněte destilovanou vodou.Povrch byl leptán roztokem HF (HF:H20 = 1:5) po dobu 1 minuty, poté byl střídavě promyt acetonem, ethanolem a destilovanou vodou a nakonec vysušen pro použití.Nanodrátky oxidu titaničitého byly rychle vyrobeny na povrchu titanové fólie jednostupňovým anodizačním procesem.Pro eloxování se používá tradiční dvouelektrodový systém, pracovní elektroda je titanový plech a protielektroda je platinová elektroda.Umístěte titanovou desku do 400 ml 2M roztoku NaOH s elektrodovými svorkami.Stejnosměrný napájecí proud je stabilní při přibližně 1,3 A. Teplota roztoku byla udržována na 80 °C po dobu 180 minut během systémové reakce.Titanová deska byla vyjmuta, promyta acetonem a ethanolem, promyta destilovanou vodou a přirozeně vysušena.Poté byly vzorky umístěny do muflové pece při 450 °C (rychlost ohřevu 5 °C/min), udržovány při konstantní teplotě po dobu 120 minut a umístěny do sušicí misky.
Kompozit sulfid niklu a oxidu titaničitého byl získán jednoduchou a snadnou metodou nanášení ponorem.Nejprve byl dusičnan nikelnatý (0,03 M) rozpuštěn v ethanolu a udržován za míchání magnetickým míchadlem po dobu 20 minut, aby se získal ethanolový roztok dusičnanu nikelnatého.Poté připravte sulfid sodný (0,03 M) se směsným roztokem methanolu (methanol:voda = 1:1).Poté byly tablety oxidu titaničitého umístěny do roztoku připraveného výše, po 4 minutách vyjmuty a rychle promyty směsným roztokem methanolu a vody (methanol:voda = 1:1) po dobu 1 minuty.Po vysušení povrchu byly tablety umístěny do muflové pece, zahřívány ve vakuu při 380 °C po dobu 20 minut, ochlazeny na teplotu místnosti a sušeny.Počet cyklů 2, 4, 6 a 8.
Ag nanočástice modifikované nanokompozity Ag/NiS/TiO2 fotoredukcí12,13.Výsledný nanokompozit Ag/NiS/TiO2 byl umístěn do roztoku dusičnanu stříbrného nezbytného pro experiment.Poté byly vzorky ozařovány ultrafialovým světlem po dobu 30 minut, jejich povrchy byly očištěny deionizovanou vodou a přirozeným sušením byly získány nanokompozity Ag/NiS/TiO2.Výše popsaný experimentální proces je znázorněn na obrázku 1.
Nanokompozity Ag/NiS/TiO2 byly charakterizovány především skenovací elektronovou mikroskopií pole emise (FESEM), energeticky disperzní spektroskopií (EDS), rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií (XPS) a difúzní odrazivostí v ultrafialovém a viditelném pásmu (UV-Vis).FESEM byl proveden pomocí mikroskopu Nova NanoSEM 450 (FEI Corporation, USA).Urychlovací napětí 1 kV, velikost bodu 2,0.Zařízení využívá sondu CBS pro příjem sekundárních a zpětně odražených elektronů pro topografickou analýzu.EMF bylo provedeno pomocí systému Oxford X-Max N50 EMF (Oxford Instruments Technology Co., Ltd.) s urychlovacím napětím 15 kV a velikostí bodu 3,0.Kvalitativní a kvantitativní analýza pomocí charakteristických rentgenových paprsků.Rentgenová fotoelektronová spektroskopie byla provedena na spektrometru Escalab 250Xi (Thermo Fisher Scientific Corporation, USA) pracujícím v režimu fixní energie s excitačním výkonem 150 W a monochromatickým zářením Al Kα (1486,6 eV) jako zdrojem excitace.Jako reference korekce náboje vazebné energie byly použity celý rozsah skenování 0–1600 eV, celková energie 50 eV, šířka kroku 1,0 eV a nečistý uhlík (~284,8 eV).Propustná energie pro úzké skenování byla 20 eV s krokem 0,05 eV.Difuzní reflektanční spektroskopie v UV-viditelné oblasti byla provedena na spektrometru Cary 5000 (Varian, USA) se standardní destičkou se síranem barnatým v rozsahu skenování 10–80°.
V této práci je složení (hmotnostní procenta) nerezové oceli 304 0,08 C, 1,86 Mn, 0,72 Si, 0,035 P, 0,029 s, 18,25 Cr, 8,5 Ni a zbytek je Fe.10 mm x 10 mm x 10 mm Nerezová ocel 304, epoxidová zalévaná s 1 cm2 exponované plochy.Jeho povrch byl obroušen brusným papírem z karbidu křemíku o zrnitosti 2400 a omyt etanolem.Nerezová ocel byla poté sonikována v deionizované vodě po dobu 5 minut a poté uložena v peci.
V experimentu OCP byla nerezová ocel 304 a fotoanoda Ag/NiS/TiO2 umístěny do korozního článku a fotoanody (obr. 2).Korozní cela byla naplněna 3,5% roztokem NaCl a do fotoanodové cely byl nalit 0,25 M Na2S03 jako lapač děr.Dva elektrolyty byly ze směsi odděleny pomocí naftolové membrány.OCP byl měřen na elektrochemické pracovní stanici (P4000+, USA).Referenční elektrodou byla nasycená kalomelová elektroda (SCE).Světelný zdroj (xenonová výbojka, PLS-SXE300C, Poisson Technologies Co., Ltd.) a řezací destička 420 byly umístěny na výstupu světelného zdroje, což umožnilo viditelnému světlu procházet přes křemenné sklo k fotoanodě.Elektroda z nerezové oceli 304 je připojena k fotoanodě měděným drátem.Před experimentem byla elektroda z nerezové oceli 304 ponořena do 3,5% roztoku NaCl po dobu 2 hodin, aby se zajistil ustálený stav.Na začátku experimentu, když se světlo rozsvítí a zhasne, dosáhnou excitované elektrony fotoanody drátem povrch nerezové oceli 304.
V experimentech na fotoproudové hustotě byly fotoanody 304SS a Ag/NiS/TiO2 umístěny do korozních článků a fotoanodových článků (obr. 3).Hustota fotoproudu byla měřena na stejném nastavení jako OCP.Pro získání aktuální hustoty fotoproudu mezi nerezovou ocelí 304 a fotoanodou byl použit potenciostat jako ampérmetr s nulovým odporem pro spojení nerezové oceli 304 a fotoanody za nepolarizovaných podmínek.K tomu byly referenční a protielektrody v experimentálním nastavení zkratovány, takže elektrochemická pracovní stanice fungovala jako ampérmetr s nulovým odporem, který mohl měřit skutečnou hustotu proudu.Elektroda z nerezové oceli 304 je připojena k zemi elektrochemické pracovní stanice a fotoanoda je připojena ke svorce pracovní elektrody.Na začátku experimentu, když se světlo rozsvítí a zhasne, excitované elektrony fotoanody přes drát dosáhnou povrchu nerezové oceli 304.V tomto okamžiku lze pozorovat změnu hustoty fotoproudu na povrchu nerezové oceli 304.
Pro studium výkonu katodické ochrany nanokompozitů na nerezové oceli 304 byly testovány změny fotoionizačního potenciálu nerezové oceli 304 a nanokompozitů a také změny hustoty fotoionizačního proudu mezi nanokompozity a nerezovými ocelmi 304.
Na Obr.4 ukazuje změny v potenciálu otevřeného obvodu nerezové oceli 304 a nanokompozitů při ozařování viditelným světlem a za tmavých podmínek.Na Obr.4a ukazuje vliv doby depozice NiS ponořením na potenciál otevřeného obvodu a Obr.4b ukazuje vliv koncentrace dusičnanu stříbrného na potenciál otevřeného obvodu během fotoredukce.Na Obr.4a ukazuje, že potenciál otevřeného obvodu nanokompozitu NiS/TiO2 napojeného na nerezovou ocel 304 je výrazně snížen v okamžiku zapnutí lampy ve srovnání s kompozitem sulfidu niklu.Kromě toho je potenciál otevřeného obvodu zápornější než potenciál čistých nanodrátů TiO2, což naznačuje, že kompozit sulfidu niklu generuje více elektronů a zlepšuje účinek ochrany fotokatody z TiO2.Na konci expozice však potenciál naprázdno rychle stoupne na potenciál naprázdno nerezové oceli, což naznačuje, že sulfid niklu nemá efekt akumulace energie.Vliv počtu cyklů nanášení ponorem na potenciál otevřeného obvodu lze pozorovat na obr. 4a.V době depozice 6 dosahuje extrémní potenciál nanokompozitu -550 mV vzhledem k nasycené kalomelové elektrodě a potenciál nanokompozitu naneseného faktorem 6 je výrazně nižší než potenciál nanokompozitu za jiných podmínek.Nanokompozity NiS/TiO2 získané po 6 nanášecích cyklech tedy poskytly nejlepší katodickou ochranu nerezové oceli 304.
Změny OCP elektrod z nerezové oceli 304 s nanokompozity NiS/TiO2 (a) a nanokompozity Ag/NiS/TiO2 (b) s osvětlením a bez osvětlení (λ > 400 nm).
Jak je znázorněno na Obr.4b, potenciál otevřeného obvodu nerezové oceli 304 a nanokompozitů Ag/NiS/TiO2 byl významně snížen při vystavení světlu.Po povrchové depozici nanočástic stříbra byl potenciál otevřeného obvodu výrazně snížen ve srovnání s čistými nanovlákny TiO2.Potenciál nanokompozitu NiS/TiO2 je negativnější, což naznačuje, že katodický ochranný účinek TiO2 se výrazně zlepšuje po uložení nanočástic Ag.Potenciál otevřeného obvodu se na konci expozice rychle zvýšil a ve srovnání s nasycenou kalomelovou elektrodou mohl potenciál otevřeného obvodu dosáhnout -580 mV, což bylo nižší než u nerezové oceli 304 (-180 mV).Tento výsledek ukazuje, že nanokompozit má pozoruhodný efekt akumulace energie poté, co se na jeho povrchu usadí částice stříbra.Na Obr.4b také ukazuje vliv koncentrace dusičnanu stříbrného na potenciál otevřeného obvodu.Při koncentraci dusičnanu stříbrného 0,1 M dosahuje limitní potenciál vzhledem k nasycené kalomelové elektrodě -925 mV.Po 4 aplikačních cyklech zůstal potenciál na úrovni po první aplikaci, což svědčí o vynikající stabilitě nanokompozitu.Při koncentraci dusičnanu stříbrného 0,1 M má tedy výsledný nanokompozit Ag/NiS/TiO2 nejlepší katodický ochranný účinek na nerezovou ocel 304.
Depozice NiS na povrchu nanodrátů TiO2 se postupně zlepšuje se zvyšující se dobou depozice NiS.Když viditelné světlo dopadá na povrch nanodrátu, je excitováno více aktivních míst sulfidu niklu, aby generovaly elektrony, a fotoionizační potenciál se více snižuje.Když se však nanočástice sulfidu nikelnatého nadměrně ukládají na povrchu, excitovaný sulfid nikelnatý se místo toho redukuje, což nepřispívá k absorpci světla.Poté, co se částice stříbra usadí na povrchu, díky efektu povrchové plasmonové rezonance částic stříbra, budou generované elektrony rychle přeneseny na povrch nerezové oceli 304, což má za následek vynikající účinek katodové ochrany.Když se na povrch ukládá příliš mnoho částic stříbra, stávají se částice stříbra rekombinačním bodem pro fotoelektrony a díry, což nepřispívá ke generování fotoelektronů.Závěrem lze říci, že nanokompozity Ag/NiS/TiO2 mohou poskytnout nejlepší katodickou ochranu pro nerezovou ocel 304 po 6násobné depozici sulfidu niklu pod 0,1 M dusičnanem stříbrným.
Hodnota fotoproudové hustoty představuje separační sílu fotogenerovaných elektronů a děr a čím větší je fotoproudová hustota, tím silnější je separační síla fotogenerovaných elektronů a děr.Existuje mnoho studií, které ukazují, že NiS je široce používán při syntéze fotokatalytických materiálů ke zlepšení fotoelektrických vlastností materiálů a k oddělení děr15,16,17,18,19,20.Chen a kol.studoval grafen bez ušlechtilých kovů a kompozity g-C3N4 společně modifikované s NiS15.Maximální intenzita fotoproudu modifikovaného g-C3N4/0,25%RGO/3%NiS je 0,018 μA/cm2.Chen a kol.studoval CdSe-NiS s hustotou fotoproudu asi 10 µA/cm2,16.Liu a kol.syntetizoval CdS@NiS kompozit s fotoproudovou hustotou 15 µA/cm218.Použití NiS pro ochranu fotokatody však zatím nebylo hlášeno.V naší studii byla fotoproudová hustota TiO2 významně zvýšena modifikací NiS.Na Obr.5 ukazuje změny fotoproudové hustoty nerezové oceli 304 a nanokompozitů za podmínek viditelného světla a bez osvětlení.Jak je znázorněno na Obr.5a, hustota fotoproudu nanokompozitu NiS/TiO2 se rychle zvyšuje v okamžiku zapnutí světla a hustota fotoproudu je kladná, což ukazuje tok elektronů z nanokompozitu na povrch přes elektrochemickou pracovní stanici.304 nerezová ocel.Po přípravě kompozitů na bázi sulfidu niklu je hustota fotoproudu větší než u čistých nanodrátů TiO2.Fotoproudová hustota NiS dosahuje 220 μA/cm2, což je 6,8krát více než u nanodrátů TiO2 (32 μA/cm2), když je NiS ponořen a uložen 6krát.Jak je znázorněno na Obr.5b, hustota fotoproudu mezi nanokompozitem Ag/NiS/TiO2 a nerezovou ocelí 304 byla významně vyšší než mezi čistým TiO2 a nanokompozitem NiS/TiO2 při zapnutí pod xenonovou lampou.Na Obr.Obrázek 5b také ukazuje vliv koncentrace AgNO na fotoproudovou hustotu během fotoredukce.Při koncentraci dusičnanu stříbrného 0,1 M dosahuje jeho hustota fotoproudu 410 μA/cm2, což je 12,8krát více než u nanodrátů TiO2 (32 μA/cm2) a 1,8krát vyšší než u nanokompozitů NiS/TiO2.Na nanokompozitním rozhraní Ag/NiS/TiO2 se vytváří heterojunkční elektrické pole, které usnadňuje separaci fotogenerovaných elektronů od děr.
Změny fotoproudové hustoty elektrody z nerezové oceli 304 s (a) nanokompozitem NiS/TiO2 a (b) nanokompozitem Ag/NiS/TiO2 s osvětlením a bez osvětlení (λ > 400 nm).
Po 6 cyklech depozice sulfidu niklu v 0,1 M koncentrovaném dusičnanu stříbrném tedy hustota fotoproudu mezi nanokompozity Ag/NiS/TiO2 a nerezovou ocelí 304 dosahuje 410 μA/cm2, což je vyšší hodnota než u nasyceného kalomelu.elektrody dosahuje -925 mV.Za těchto podmínek může nerezová ocel 304 v kombinaci s Ag/NiS/TiO2 poskytnout nejlepší katodickou ochranu.
Na Obr.6 ukazuje snímky povrchového elektronového mikroskopu čistých nanodrátů oxidu titaničitého, kompozitních nanočástic sulfidu niklu a nanočástic stříbra za optimálních podmínek.Na Obr.6a, d ukazují čisté nanodrátky Ti02 získané jednostupňovou anodizací.Povrchová distribuce nanodrátů oxidu titaničitého je rovnoměrná, struktury nanodrátek jsou blízko u sebe a distribuce velikosti pórů je rovnoměrná.Obrázky 6b a e jsou elektronové mikrofotografie oxidu titaničitého po 6násobné impregnaci a nanesení kompozitů sulfidu niklu.Ze snímku z elektronového mikroskopu zvětšeného 200 000krát na obr. 6e je vidět, že nanočástice kompozitu sulfidu niklu jsou relativně homogenní a mají velkou velikost částic v průměru asi 100–120 nm.Některé nanočástice lze pozorovat v prostorové poloze nanodrátů a nanodrátky oxidu titaničitého jsou jasně viditelné.Na Obr.6c,f ukazují elektronové mikroskopické snímky nanokompozitů NiS/TiO2 při koncentraci AgNO 0,1 M. Ve srovnání s Obr.6b a Obr.6e, Obr.6c a Obr.6f ukazují, že nanočástice Ag jsou uloženy na povrchu kompozitního materiálu, přičemž nanočástice Ag jsou rovnoměrně rozmístěny o průměru asi 10 nm.Na Obr.7 ukazuje průřez nanofilmů Ag/NiS/TiO2 podrobených 6 cyklům nanášení NiS ponorem při koncentraci AgNO3 0,1 M. Ze snímků s velkým zvětšením byla naměřená tloušťka filmu 240-270 nm.Na povrchu nanovlákna TiO2 se tak sestaví nanočástice sulfidu niklu a stříbra.
Nanokompozity čistého TiO2 (a, d), NiS/TiO2 s 6 cykly nanášení NiS (b, e) a Ag/NiS/NiS s 6 cykly nanášení NiS při 0,1 M AgNO3 SEM snímky nanokompozitů TiO2 (c, e).
Řez nanofilmů Ag/NiS/TiO2 podrobených 6 cyklům nanášení NiS ponorem při koncentraci AgNO3 0,1 M.
Na Obr.8 ukazuje povrchovou distribuci prvků po povrchu nanokompozitů Ag/NiS/TiO2 získaných ze 6 cyklů depozice sirníku nikelnatého při koncentraci dusičnanu stříbrného 0,1 M. Povrchová distribuce prvků ukazuje, že byly detekovány Ti, O, Ni, S a Ag.pomocí energetické spektroskopie.Z hlediska obsahu jsou nejběžnější prvky v distribuci Ti a O, zatímco Ni a S jsou přibližně stejné, ale jejich obsah je mnohem nižší než Ag.Lze také prokázat, že množství povrchových kompozitních nanočástic stříbra je větší než u sulfidu niklu.Rovnoměrná distribuce prvků na povrchu ukazuje, že sulfid niklu a stříbra jsou rovnoměrně vázány na povrchu nanodrátů TiO2.Dále byla provedena rentgenová fotoelektronová spektroskopická analýza pro analýzu specifického složení a vazebného stavu látek.
Distribuce prvků (Ti, O, Ni, S a Ag) nanokompozitů Ag/NiS/TiO2 při koncentraci AgNO3 0,1 M pro 6 cyklů depozice NiS ponorem.
Na Obr.Obrázek 9 ukazuje XPS spektra nanokompozitů Ag/NiS/TiO2 získaných pomocí 6 cyklů depozice sulfidu nikelnatého ponořením do 0,1 M AgNO3, kde Obr.9a je celé spektrum a zbytek spekter jsou spektra prvků s vysokým rozlišením.Jak je vidět z celého spektra na obr. 9a, v nanokompozitu byly nalezeny absorpční píky Ti, O, Ni, S a Ag, což dokazuje existenci těchto pěti prvků.Výsledky testu byly v souladu s EDS.Přebytečný pík na obrázku 9a je uhlíkový pík použitý ke korekci vazebné energie vzorku.Na Obr.9b ukazuje energetické spektrum Ti s vysokým rozlišením.Absorpční píky orbitalů 2p se nacházejí na 459,32 a 465 eV, což odpovídá absorpci orbitalů Ti 2p3/2 a Ti 2p1/2.Dva absorpční píky dokazují, že titan má mocenství Ti4+, což odpovídá Ti v TiO2.
XPS spektra měření Ag/NiS/TiO2 (a) a XPS spektra s vysokým rozlišením Ti2p(b), O1s(c), Ni2p(d), S2p(e) a Ag 3d(f).
Na Obr.9d ukazuje energetické spektrum Ni s vysokým rozlišením se čtyřmi absorpčními píky pro orbital Ni 2p.Absorpční píky při 856 a 873,5 eV odpovídají orbitalům Ni 2p3/2 a Ni 2p1/2 8,10, kde absorpční píky patří NiS.Absorpční píky při 881 a 863 eV jsou pro dusičnan nikelnatý a jsou způsobeny činidlem dusičnanu niklu během přípravy vzorku.Na Obr.9e ukazuje S-spektrum s vysokým rozlišením.Absorpční píky orbitalů S 2p se nacházejí na 161,5 a 168,1 eV, což odpovídá orbitalům S 2p3/2 a S 2p1/2 21, 22, 23, 24. Tyto dva píky patří sloučeninám sulfidu niklu.Absorpční píky při 169,2 a 163,4 eV jsou pro činidlo sulfid sodný.Na Obr.9f ukazuje spektrum Ag s vysokým rozlišením, ve kterém jsou 3d orbitální absorpční píky stříbra umístěny na 368,2 a 374,5 eV, v tomto pořadí, a dva absorpční píky odpovídají absorpčním orbitám Ag 3d5/2 a Ag 3d3/212, 13. Píky na těchto dvou místech dokazují, že stříbro v nanočásticích ve stavu stříbra existujeNanokompozity jsou tedy převážně složeny z Ag, NiS a TiO2, což bylo stanoveno rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií, která prokázala, že nanočástice niklu a sulfidu stříbrného byly úspěšně kombinovány na povrchu nanodrátů TiO2.
Na Obr.10 ukazuje UV-VIS spektra difúzní odrazivosti čerstvě připravených nanodrátů TiO2, nanokompozitů NiS/TiO2 a nanokompozitů Ag/NiS/TiO2.Z obrázku je vidět, že práh absorpce nanodrátů TiO2 je asi 390 nm a absorbované světlo je soustředěno hlavně v ultrafialové oblasti.Z obrázku je patrné, že po spojení nanočástic niklu a sulfidu stříbrného na povrchu nanodrátů 21, 22 oxidu titaničitého se absorbované světlo šíří do oblasti viditelného světla.Nanokompozit má zároveň zvýšenou absorpci UV záření, která je spojena s úzkým pásmem sulfidu niklu.Čím užší je zakázané pásmo, tím nižší je energetická bariéra pro elektronické přechody a tím vyšší je stupeň využití světla.Po složení povrchu NiS/TiO2 s nanočásticemi stříbra se intenzita absorpce a vlnová délka světla výrazně nezvýšily, především vlivem rezonance plasmonu na povrchu nanočástic stříbra.Absorpční vlnová délka nanočástic TiO2 se významně nezlepšuje ve srovnání s úzkým zakázaným pásmem kompozitních nanočástic NiS.Stručně řečeno, po kompozitním sulfidu niklu a nanočásticích stříbra na povrchu nanočástic oxidu titaničitého se jeho charakteristiky absorpce světla výrazně zlepšily a rozsah absorpce světla se rozšířil z ultrafialového na viditelné světlo, což zlepšuje míru využití nanodrátů oxidu titaničitého.světlo, které zlepšuje schopnost materiálu generovat fotoelektrony.
UV/Vis difúzní odrazová spektra čerstvých nanodrátů TiO2, nanokompozitů NiS/TiO2 a nanokompozitů Ag/NiS/TiO2.
Na Obr.11 ukazuje mechanismus fotochemické korozní odolnosti nanokompozitů Ag/NiS/TiO2 při ozáření viditelným světlem.Na základě potenciální distribuce nanočástic stříbra, sulfidu niklu a vodivostního pásu oxidu titaničitého je navržena možná mapa mechanismu korozní odolnosti.Protože potenciál vodivého pásma nanostříbra je negativní ve srovnání se sulfidem niklu a potenciál vodivého pásu sulfidu niklu je negativní ve srovnání s oxidem titaničitým, směr toku elektronů je zhruba Ag→NiS→TiO2→304 nerezová ocel.Když je povrch nanokompozitu ozářen světlem, díky efektu povrchové plazmonové rezonance nanostříbra, nanostříbro může rychle generovat fotogenerované díry a elektrony a fotogenerované elektrony se rychle přesouvají z pozice valenčního pásu do pozice vodivostního pásu v důsledku excitace.Oxid titaničitý a sulfid nikelnatý.Protože vodivost nanočástic stříbra je zápornější než vodivost sulfidu niklu, elektrony v TS nanočástic stříbra se rychle přeměňují na TS sulfidu niklu.Vodivostní potenciál sulfidu niklu je negativnější než potenciál oxidu titaničitého, takže elektrony sulfidu niklu a vodivost stříbra se rychle hromadí v CB oxidu titaničitého.Generované fotogenerované elektrony se dostávají na povrch nerezové oceli 304 přes titanovou matrici a obohacené elektrony se účastní procesu katodické redukce kyslíku nerezové oceli 304.Tento proces omezuje katodickou reakci a současně potlačuje anodickou rozpouštěcí reakci nerezové oceli 304, čímž je realizována katodická ochrana nerezové oceli 304. V důsledku vzniku elektrického pole heteropřechodu v nanokompozitu Ag/NiS/TiO2 se vodivý potenciál nanokompozitu posune do zápornější polohy ochrany oceli cat30.
Schematické schéma fotoelektrochemického antikorozního procesu Ag/NiS/TiO2 nanokompozitů ve viditelném světle.
V této práci byly syntetizovány nanočástice sulfidu niklu a stříbrného na povrchu nanodrátů TiO2 jednoduchou metodou ponoření a fotoredukce.Byla provedena řada studií katodické ochrany nanokompozitů Ag/NiS/TiO2 na nerezové oceli 304.Na základě morfologických charakteristik, analýzy složení a analýzy charakteristik absorpce světla byly učiněny následující hlavní závěry:
S počtem cyklů impregnace-depozice sulfidu niklu 6 a koncentrací dusičnanu stříbrného pro fotoredukci 0,1 mol/l měly výsledné nanokompozity Ag/NiS/TiO2 lepší katodický ochranný účinek na nerezovou ocel 304.Ve srovnání s nasycenou kalomelovou elektrodou dosahuje ochranný potenciál -925 mV a ochranný proud 410 μA/cm2.
Na nanokompozitním rozhraní Ag/NiS/TiO2 se vytváří heterojunkční elektrické pole, které zlepšuje separační sílu fotogenerovaných elektronů a děr.Současně se zvyšuje účinnost využití světla a rozsah absorpce světla se rozšiřuje z ultrafialové oblasti do oblasti viditelné.Nanokompozit si i po 4 cyklech zachová svůj původní stav s dobrou stabilitou.
Experimentálně připravené nanokompozity Ag/NiS/TiO2 mají jednotný a hustý povrch.Nanočástice sulfidu niklu a stříbra jsou stejnoměrně složeny na povrchu nanovlákna TiO2.Kompozitní nanočástice kobaltového feritu a stříbra mají vysokou čistotu.
Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN Fotokatodický ochranný účinek filmů TiO2 pro uhlíkovou ocel v 3% roztocích NaCl. Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN Fotokatodický ochranný účinek filmů TiO2 pro uhlíkovou ocel v 3% roztocích NaCl. Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN Эффект фотокатодной защиты пленок TiO2 для углеродистой сталоли ра углеродистой сталоли Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN Fotokatodový ochranný účinek filmů TiO2 pro uhlíkovou ocel v 3% roztocích NaCl. Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN TiO2 薄膜在3% NaCl 溶液中对碳钢的光阴极保护效果。 Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN TiO2 薄膜在3% NaCl 溶液中对碳钢的光阴极保护效果。 Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN Фотокатодная защита углеродистой стали тонкими рапленками TiO2 в. 3% Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN Fotokatodová ochrana uhlíkové oceli tenkými vrstvami TiO2 v 3% roztoku NaCl.Electrochem.Acta 50, 3401-3406 (2005).
Li, J., Lin, CJ, Lai, YK & Du, RG Fotogenerovaná katodická ochrana květinovitého, nanostrukturovaného, ​​N-dopovaného filmu TiO2 na nerezové oceli. Li, J., Lin, CJ, Lai, YK & Du, RG Fotogenerovaná katodická ochrana květinovitého, nanostrukturovaného, ​​N-dopovaného filmu TiO2 na nerezové oceli.Lee, J., Lin, SJ, Lai, YK a Du, RG Fotogenerovaná katodická ochrana nanostrukturovaného, ​​dusíkem dopovaného filmu TiO2 ve formě květu na nerezové oceli. Li, J., Lin, CJ, Lai, YK & Du, RG 花状纳米结构N 掺杂TiO2 薄膜在不锈钢上的光生阴极保护。 Li, J., Lin, CJ, Lai, YK & Du, RG.Lee, J., Lin, SJ, Lai, YK a Du, RG Fotogenerovaná katodická ochrana dusíkem dopovaných TiO2 nanostrukturovaných tenkých filmů ve tvaru květů na nerezové oceli.surfování Kabát.technologie 205, 557–564 (2010).
Zhou, MJ, Zeng, ZO & Zhong, L. Fotogenerované katodové ochranné vlastnosti nanovrstvého povlaku TiO2/WO3. Zhou, MJ, Zeng, ZO & Zhong, L. Fotogenerované katodové ochranné vlastnosti nanovrstvého povlaku TiO2/WO3.Zhou, MJ, Zeng, ZO a Zhong, L. Fotogenerované katodické ochranné vlastnosti nanovrstvy TiO2/WO3. Zhou, MJ, Zeng, ZO & Zhong, L. 纳米TiO2/WO3 涂层的光生阴极保护性能。 Zhou, MJ, Zeng, ZO & Zhong, L. 纳米TiO2/WO3 涂层的光生阴极保护性能。Zhou MJ, Zeng ZO a Zhong L. Fotogenerované katodické ochranné vlastnosti nano-TiO2/WO3 povlaků.koros.věda.51, 1386–1397 (2009).
Park, H., Kim, KY & Choi, W. Fotoelektrochemický přístup pro prevenci koroze kovů pomocí polovodičové fotoanody. Park, H., Kim, KY & Choi, W. Fotoelektrochemický přístup pro prevenci koroze kovů pomocí polovodičové fotoanody.Park, H., Kim, K.Yu.a Choi, V. Fotoelektrochemický přístup k prevenci koroze kovů pomocí polovodičové fotoanody. Park, H., Kim, KY & Choi, W. 使用半导体光阳极防止金属腐蚀的光电化学方法。 Park, H., Kim, KY & Choi, W.Park H., Kim K.Yu.a Choi V. Fotoelektrochemické metody prevence koroze kovů pomocí polovodičových fotoanod.J. Fyzika.Chemikálie.V. 106, 4775–4781 (2002).
Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Studie hydrofobního nano-TiO2 povlaku a jeho vlastností pro ochranu kovů proti korozi. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Studie hydrofobního nano-TiO2 povlaku a jeho vlastností pro ochranu kovů proti korozi. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. аллов от коррозии. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Výzkum hydrofobního nano-TiO2 povlaku a jeho vlastností pro korozní ochranu kovů. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Studie povlaku 疵水 nano-oxid titaničitý a jeho vlastností ochrany proti korozi kovů. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Гидрофобные покрытия из нано-TiO2 a их свойства защитиромзащиромы Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Hydrofobní povlaky nano-TiO2 a jejich antikorozní vlastnosti pro kovy.Electrochem.Acta 50, 5083-5089 (2005).
Yun, H., Li, J., Chen, HB & Lin, CJ Studie o N, S a Cl-modifikovaných nano-TiO2 povlakech pro ochranu nerezové oceli proti korozi. Yun, H., Li, J., Chen, HB & Lin, CJ Studie o N, S a Cl-modifikovaných nano-TiO2 povlakech pro ochranu nerezové oceli proti korozi.Yun, H., Li, J., Chen, HB a Lin, SJ Výzkum nano-TiO2 povlaků modifikovaných dusíkem, sírou a chlórem pro ochranu nerezové oceli proti korozi. Yun, H., Li, J., Chen, HB & Lin, CJ N、S 和Cl 改性纳米二氧化钛涂层用于不锈钢煐蚀防护的研 Yun, H., Li, J., Chen, HB & Lin, CJ N、S和Cl Yun, H., Li, J., Chen, HB & Lin, CJ Покрытия N, S a Cl, модифицированные нано-TiO2, для защиты от котирнор . Yun, H., Li, J., Chen, HB & Lin, CJ Nano-TiO2 modifikované povlaky N, S a Cl pro ochranu nerezové oceli proti korozi.Electrochem.Svazek 52, 6679–6685 (2007).
Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ Vlastnosti fotokatodické ochrany trojrozměrných titanátových nanodrátových síťových filmů připravených kombinovanou sol–gel a hydrotermální metodou. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ Vlastnosti fotokatodické ochrany trojrozměrných titanátových nanodrátových síťových filmů připravených kombinovanou sol–gel a hydrotermální metodou. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ , приготовленных комбинированным золь-гель a гидротермическим методом. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ Fotokatodické ochranné vlastnosti trojrozměrných síťových filmů titanátových nanodrátů připravených kombinovanou sol-gel a hydrotermální metodou. Zhu, YF, DU, RG, Chen, W., Qi, HQ & LIN, CJ 溶胶-凝胶 和 法制 备 盐纳 米线 网络 薄膜 的 光 阴 保护 性能 性能。。 保护 保护 保护 性能 保护 保护 保护 保护 保护 保护 保护 保护 保护 保护 保护 保护 保护 保护 保护 保护 的 的 Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ.Ochranné vlastnosti 消铺-铲和水热法发气小水小水化用线线电视电器电影电影电影甽影电影电影甽影电电影电电影电用线线用线线电视电器电影电影电影甽影电电影. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ ната, приготовленных золь-гель a гидротермическими методами. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ Vlastnosti fotokatodické ochrany trojrozměrných tenkých vrstev sítě titanátových nanodrátů připravených sol-gel a hydrotermálními metodami.Elektrochemie.komunikovat 12, 1626–1629 (2010).
Lee, JH, Kim, SI, Park, SM & Kang, M. Pn heterojunction NiS-senzibilizovaný TiO2 fotokatalytický systém pro účinnou fotoredukci oxidu uhličitého na metan. Lee, JH, Kim, SI, Park, SM & Kang, M. Pn ​​heterojunction NiS-senzibilizovaný TiO2 fotokatalytický systém pro účinnou fotoredukci oxidu uhličitého na metan.Lee, JH, Kim, SI, Park, SM a Kang, M. Pn-heterojunction NiS senzibilizovaný TiO2 fotokatalytický systém pro účinnou fotoredukci oxidu uhličitého na metan. Lee, JH, Kim, SI, Park, SM & Kang, M. 一种pn 异质结NiS 敏化TiO2 光催化系统，用于将二氧厘文ヸ Lee, JH, Kim, SI, Park, SM & Kang, M.Lee, JH, Kim, SI, Park, SM a Kang, M. Pn-heterojunction NiS senzibilizovaný TiO2 fotokatalytický systém pro účinnou fotoredukci oxidu uhličitého na metan.keramika.Výklad.43, 1768–1774 (2017).
Wang, QZ a kol.CuS a NiS působí jako kokatalyzátory pro zvýšení fotokatalytického vývoje vodíku na TiO2.Výklad.J.Hydro.Energie 39, 13421–13428 (2014).
Liu, Y. & Tang, C. Zlepšení fotokatalytického vývoje H2 na nanovrstvách TiO2 povrchovým zatížením nanočástic NiS. Liu, Y. & Tang, C. Zlepšení fotokatalytického vývoje H2 na nanovrstvách TiO2 povrchovým zatížením nanočástic NiS.Liu, Y. and Tang, K. Zvýšení fotokatalytického uvolňování H2 v nanovrstvách TiO2 povrchovým zatížením nanočástic NiS. Liu, Y. & Tang, C. 通过表面负载NiS 纳米颗粒增强TiO2 纳米片薄膜上的光催化产氢。 Liu, Y. & Tang, C.Liu, Y. and Tang, K. Zlepšená fotokatalytická produkce vodíku na tenkých vrstvách nanovrstvy TiO2 ukládáním nanočástic NiS na povrch.las.J. Fyzika.Chemikálie.A 90, 1042–1048 (2016).
Huang, XW & Liu, ZJ Srovnávací studie struktury a vlastností nanovláknových filmů na bázi Ti–O připravených metodami anodizace a chemické oxidace. Huang, XW & Liu, ZJ Srovnávací studie struktury a vlastností nanovláknových filmů na bázi Ti–O připravených metodami anodizace a chemické oxidace. Huang, XW & Liu, ZJ Сравнительное исследование структуры a свойств пленок нанопроводов на основеЇне не нопове Ti-Oнепове ми анодирования a химического окисления. Huang, XW & Liu, ZJ Srovnávací studie struktury a vlastností nanovláknových filmů Ti-O získaných metodami anodizace a chemické oxidace. Huang, XW & Liu, ZJ, ZJ Huang, XW & Liu, ZJ 阳极oxidace法和chemická oxidace法preparation的Ti-O基基基小线 struktura tenkého filmu和vlastnosti的srovnávací výzkum. Huang, XW & Liu, ZJ Сравнительное исследование структуры a свойств тонких пленок из нанопроволононыки из нанопроволононениониони х анодированием a химическим окислением. Huang, XW & Liu, ZJ Srovnávací studie struktury a vlastností tenkých vrstev nanovlákna Ti-O připravených anodizací a chemickou oxidací.J. Alma mater.věda technika 30, 878–883 (2014).
Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR Ag a SnO2 kosenzitizované TiO2 fotoanody pro ochranu 304SS pod viditelným světlem. Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR Ag a SnO2 kosenzitizované TiO2 fotoanody pro ochranu 304SS pod viditelným světlem. Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR Ag a SnO2 jsou совместно сенсибилизировали фотоаноды TiO2 для защитывиом SS Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR Ag a SnO2 kosenzitizované TiO2 fotoanody pro ochranu 304SS ve viditelném světle. Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR Ag 和SnO2 共敏化TiO2 光阳极，用于在可见光下保护304SS。 Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR Ag Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR Фотоанод TiO2, совместно сенсибилизированный Ag a SnO2, для защоSSиты вещ4SSиты в 30 Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR A TiO2 fotoanoda kosenzitizovaná s Ag a SnO2 pro stínění viditelného světla 304SS.koros.věda.82, 145–153 (2014).
Wen, ZH, Wang, N., Wang, J. & Hou, BR Ag a CoFe2O4 spolusenzibilizovaný TiO2 nanodrát pro fotokatodickou ochranu 304 SS pod viditelným světlem. Wen, ZH, Wang, N., Wang, J. & Hou, BR Ag a CoFe2O4 spolusenzibilizovaný TiO2 nanodrát pro fotokatodickou ochranu 304 SS pod viditelným světlem.Wen, ZH, Wang, N., Wang, J. a Howe, BR Ag a CoFe2O4 kosenzitizované nanodrátem TiO2 pro ochranu fotokatody 304 SS ve viditelném světle. Wen, ZH, Wang, N., Wang, J. & Hou, BR Ag 和CoFe2O4 共敏化TiO2 纳米线，用于在可见光下对304 SS 进行 Wen, ZH, Wang, N., Wang, J. & Hou, BR AgWen, ZH, Wang, N., Wang, J. a Howe, BR Ag a CoFe2O4 kosensitizované nanodrátky TiO2 pro ochranu fotokatody 304 SS ve viditelném světle.Výklad.J. Elektrochemie.věda.13, 752–761 (2018).
Bu, YY & Ao, JP Přehled tenkých polovodičových tenkých vrstev fotoelektrochemické katodické ochrany pro kovy. Bu, YY & Ao, JP Přehled fotoelektrochemické katodické ochrany polovodičových tenkých vrstev pro kovy. Bu, yy & ao, jp обзор фотоэлектрохимической катодной защиты тонких по dnes. Bu, YY & Ao, JP Recenze fotoelektrochemické katodické ochrany polovodičových tenkých vrstev pro kovy. Bu, YY & Ao, JP 金属光电化学阴极保护半导体薄膜综述。 Bu, YY & Ao, JP metalizace 光电视光阴极电影电影电影电视设计。 Bu, YY & Ao, JP Обзор металлической фотоэлектрохимической катодной защиты тонкиовоноворвой . Bu, YY & Ao, JP Přehled kovové fotoelektrochemické katodické ochrany tenkých polovodičových vrstev.Prostředí zelené energie.2, 331–362 (2017).