Ви благодариме што ја посетивте Nature.com. Верзијата на прелистувачот што ја користите има ограничена поддршка за CSS. За најдобро искуство, препорачуваме да користите ажуриран прелистувач (или да го оневозможите режимот на компатибилност во Internet Explorer). Во меѓувреме, за да обезбедиме континуирана поддршка, ќе ја прикажеме страницата без стилови и JavaScript.
TiO2 е полупроводнички материјал што се користи за фотоелектрична конверзија. За да се подобри нивната употреба на светлина, наночестичките од никел и сребро сулфид беа синтетизирани на површината на TiO2 наножици со едноставен метод на потопување и фоторедукција. Спроведена е серија студии за катодното заштитно дејство на Ag/NiS/TiO2 нанокомпозитите врз нерѓосувачки челик 304, а дополнети се морфологијата, составот и карактеристиките на апсорпција на светлина на материјалите. Резултатите покажуваат дека подготвените Ag/NiS/TiO2 нанокомпозити можат да обезбедат најдобра катодна заштита за нерѓосувачки челик 304 кога бројот на циклуси на импрегнација-таложење на никел сулфид е 6, а концентрацијата на фоторедукција на сребро нитрат е 0,1M.
Примената на n-тип полупроводници за фотокатодна заштита со употреба на сончева светлина стана актуелна тема во последниве години. Кога се возбудени од сончева светлина, електроните од валентната лента (VB) на полупроводничкиот материјал ќе бидат возбудени во спроводливата лента (CB) за да генерираат фотогенерирани електрони. Ако потенцијалот на спроводливата лента на полупроводникот или нанокомпозитот е понегативен од потенцијалот за само-нагризување на врзаниот метал, овие фотогенерирани електрони ќе се префрлат на површината на врзаниот метал. Акумулацијата на електрони ќе доведе до катодна поларизација на металот и ќе обезбеди катодна заштита на поврзаниот метал1,2,3,4,5,6,7. Полупроводничкиот материјал теоретски се смета за нежртвувана фотоанода, бидејќи анодната реакција не го деградира самиот полупроводнички материјал, туку оксидацијата на водата преку фотогенерирани дупки или адсорбирани органски загадувачи, или присуството на колектори за заробување на фотогенерираните дупки. Најважно е што полупроводничкиот материјал мора да има CB потенцијал кој е понегативен од потенцијалот на корозија на металот што се заштитува. Само тогаш фотогенерираните електрони можат да поминат од спроводната лента на полупроводникот до заштитениот метал. Студиите за фотохемиска отпорност на корозија се фокусираа на неоргански полупроводнички материјали од n-тип со широки ленти (3,0–3,2EV)1,2,3,4,5,6,7, кои се чувствителни само на ултравиолетова светлина (<400 nm), намалувајќи ја достапноста на светлината. Студиите за фотохемиска отпорност на корозија се фокусираа на неоргански полупроводнички материјали од n-тип со широки ленти (3,0–3,2EV)1,2,3,4,5,6,7, кои се чувствителни само на ултравиолетова светлина (<400 nm), намалувајќи ја достапноста на светлината. Исследования стойкости к фотохимически коррозии были сосредоточены на неоргански полупроводнички материјали n-типа со широко запречена зона (3,0–3,2 EV)1,2,3,4,5,6,7, ультрафиолетовое излучение (< 400 nm), уменьшение доступности света. Истражувањата за фотохемиската отпорност на корозија се фокусираа на неоргански полупроводнички материјали од n-тип со широк енергетски јаз (3,0–3,2 EV)1,2,3,4,5,6,7 кои реагираат само на ултравиолетово зрачење (< 400 nm), намалена достапност на светлина.光化学耐腐蚀性研究主要集中在具有宽带隙(3,0–3,2EV)1,2,3,4,5,6,7 的无机n型半导体材料上，这些材料仅对紫外光（< 400 nm）有响应，减少光的可用光 化学 耐腐 蚀性 研究 主要 在 具有 宽带隙 宽带隙 宽带隙 (3,0–3,2ев) 1,7,6, 有 4,5,6, n 型 材料 上 ， 这些 材料 仅 对 (<400 nm) 有有 有 有响应，减少光的可用性. Испис на стоки со фотохимически коррозии во основните сосредоточени на неорганических полупроводниковых материјали n-типа со широкой запрещенной зоной (3,0–3,2EV)1,2,3,4,5,6, 1,2,3,4,5,6, УФ-излучению (<400 nm). Истражувањата за фотохемиската отпорност на корозија главно се фокусираа на неоргански полупроводнички материјали од типот 1,2,3,4,5,6,7 n кои се чувствителни само на UV зрачење (<400 nm).Како одговор на тоа, достапноста на светлина се намалува.
Во областа на заштитата од морска корозија, технологијата за фотоелектрохемиска катодна заштита игра клучна улога. TiO2 е полупроводнички материјал со одлична апсорпција на УВ светлина и фотокаталитички својства. Сепак, поради ниската стапка на употреба на светлина, фотогенерираните електронски дупки лесно се рекомбинираат и не можат да се заштитат во темни услови. Потребни се понатамошни истражувања за да се најде разумно и изводливо решение. Објавено е дека многу методи за модификација на површината можат да се користат за подобрување на фотосензитивноста на TiO2, како што се допирање со Fe, N и мешање со Ni3S2, Bi2Se3, CdTe итн. Затоа, TiO2 композитот со материјали со висока ефикасност на фотоелектрична конверзија е широко користен во областа на фотогенерирана катодна заштита.
Никел сулфидот е полупроводнички материјал со тесен енергетски јаз од само 1,24 eV8,9. Колку е потесен енергетскиот јаз, толку е посилна употребата на светлина. Откако никел сулфидот ќе се измеша со површината на титаниум диоксид, степенот на искористување на светлината може да се зголеми. Во комбинација со титаниум диоксид, може ефикасно да ја подобри ефикасноста на одвојување на фотогенерираните електрони и дупки. Никел сулфидот е широко користен во електрокаталитичкото производство на водород, батериите и разградувањето на загадувачи8,9,10. Сепак, неговата употреба во заштитата на фотокатодата сè уште не е објавена. Во оваа студија, полупроводнички материјал со тесен енергетски јаз беше избран за да се реши проблемот со ниската ефикасност на искористување на светлината од TiO2. Наночестичките од никел и сребро сулфид беа врзани на површината на TiO2 наножиците со методи на потопување и фоторедукција, соодветно. Ag/NiS/TiO2 нанокомпозитот ја подобрува ефикасноста на искористување на светлината и го проширува опсегот на апсорпција на светлина од ултравиолетовата област до видливата област. Во меѓувреме, таложењето на сребрени наночестички му дава на Ag/NiS/TiO2 нанокомпозитот одлична оптичка стабилност и стабилна катодна заштита.
Прво, титаниумска фолија со дебелина од 0,1 mm со чистота од 99,9% беше исечена на големина од 30 mm × 10 mm за експерименти. Потоа, секоја површина од титаниумската фолија беше полирана 100 пати со шмиргла со зрнеста хартија од 2500, а потоа последователно измиена со ацетон, апсолутен етанол и дестилирана вода. Ставете ја титаниумската плоча во мешавина од 85 °C (натриум хидроксид: натриум карбонат: вода = 5:2:100) 90 минути, извадете ја и исплакнете ја со дестилирана вода. Површината беше гравирана со раствор од HF (HF:H2O = 1:5) 1 минута, потоа наизменично измиена со ацетон, етанол и дестилирана вода, и конечно исушена за употреба. Наножиците од титаниум диоксид беа брзо изработени на површината на титаниумската фолија со едночекорен процес на анодизирање. За анодизирање се користи традиционален систем со две електроди, работната електрода е титаниумски лист, а контраелектродата е платинска електрода. Ставете ја титаниумската плоча во 400 ml раствор од 2 M NaOH со стеги за електроди. Струјата на еднонасочното напојување е стабилна на околу 1,3 A. Температурата на растворот се одржуваше на 80°C 180 минути за време на системската реакција. Титаниумскиот лист беше изваден, измиен со ацетон и етанол, измиен со дестилирана вода и сушен природно. Потоа примероците беа ставени во муфелна печка на 450°C (стапка на загревање 5°C/мин), одржувани на константна температура 120 минути и ставени во сад за сушење.
Композитот од никел сулфид и титаниум диоксид е добиен со едноставен и лесен метод на депозиција со потопување. Прво, никел нитрат (0,03 M) е растворен во етанол и се чува под магнетно мешање 20 минути за да се добие етанолен раствор од никел нитрат. Потоа се подготвува натриум сулфид (0,03 M) со мешан раствор од метанол (метанол:вода = 1:1). Потоа, таблетите од титаниум диоксид се ставаат во растворот подготвен погоре, се извадуваат по 4 минути и брзо се измиваат со мешан раствор од метанол и вода (метанол:вода=1:1) 1 минута. Откако површината се исушила, таблетите се ставаат во муфелна печка, се загреваат во вакуум на 380°C 20 минути, се ладат на собна температура и се сушат. Број на циклуси 2, 4, 6 и 8.
Ag наночестичките ги модифицираа Ag/NiS/TiO2 нанокомпозитите со фоторедукција12,13. Добиениот Ag/NiS/TiO2 нанокомпозит беше ставен во раствор од сребро нитрат потребен за експериментот. Потоа, примероците беа озрачени со ултравиолетова светлина 30 минути, нивните површини беа исчистени со дејонизирана вода, а Ag/NiS/TiO2 нанокомпозитите беа добиени со природно сушење. Експерименталниот процес опишан погоре е прикажан на Слика 1.
Ag/NiS/TiO2 нанокомпозитите главно се карактеризираат со електронска микроскопија со скенирање на полева емисија (FESEM), енергетска дисперзивна спектроскопија (EDS), рендгенска фотоелектронска спектроскопија (XPS) и дифузна рефлектанца во ултравиолетовите и видливите опсези (UV-Vis). FESEM е извршен со помош на микроскоп Nova NanoSEM 450 (FEI Corporation, САД). Забрзувачки напон 1 kV, големина на точка 2,0. Уредот користи CBS сонда за примање секундарни и обратно расеани електрони за топографска анализа. EMP е извршен со помош на Oxford X-Max N50 EMF систем (Oxford Instruments Technology Co., Ltd.) со забрзувачки напон од 15 kV и големина на точка од 3,0. Квалитативна и квантитативна анализа со користење на карактеристични рендгенски зраци. Рентгенската фотоелектронска спектроскопија беше извршена на спектрометар Escalab 250Xi (Thermo Fisher Scientific Corporation, САД) кој работи во режим на фиксна енергија со моќност на побудување од 150 W и монохроматско Al Kα зрачење (1486,6 eV) како извор на побудување. Целосен опсег на скенирање 0–1600 eV, вкупна енергија 50 eV, ширина на чекор 1,0 eV и нечист јаглерод (~284,8 eV) беа користени како референци за корекција на полнежот на енергијата на врзување. Енергијата на премин за тесно скенирање беше 20 eV со чекор од 0,05 eV. Дифузната рефлектантна спектроскопија во UV-видливиот регион беше извршена на спектрометар Cary 5000 (Varian, САД) со стандардна бариум сулфатна плоча во опсегот на скенирање од 10–80°.
Во ова дело, составот (тежински процент) на нерѓосувачкиот челик 304 е 0,08 C, 1,86 Mn, 0,72 Si, 0,035 P, 0,029 s, 18,25 Cr, 8,5 Ni, а остатокот е Fe. 10mm x 10mm x 10mm 304 не'рѓосувачки челик, епоксиден смола со изложена површина од 1 cm2. Неговата површина беше изшмирглана со шмиргла од силициум карбид со зрно 2400 и измиена со етанол. Потоа нерѓосувачкиот челик беше соникиран во дејонизирана вода 5 минути, а потоа складиран во рерна.
Во OCP експериментот, не'рѓосувачки челик 304 и фотоанода Ag/NiS/TiO2 беа поставени во корозивна ќелија и фотоанодна ќелија, соодветно (сл. 2). Корозивната ќелија беше исполнета со 3,5% раствор на NaCl, а 0,25 M Na2SO3 беше истурен во фотоанодната ќелија како стапица за дупки. Двата електролити беа одвоени од смесата со помош на нафтол мембрана. OCP беше измерен на електрохемиска работна станица (P4000+, САД). Референтната електрода беше заситена каломелна електрода (SCE). Извор на светлина (ксенонска ламба, PLS-SXE300C, Poisson Technologies Co., Ltd.) и отсечна плоча 420 беа поставени на излезот од изворот на светлина, дозволувајќи видливата светлина да помине низ кварцното стакло до фотоанодата. Електродата од не'рѓосувачки челик 304 е поврзана со фотоанодата со бакарна жица. Пред експериментот, електродата од не'рѓосувачки челик 304 беше потопена во 3,5% раствор на NaCl 2 часа за да се обезбеди стабилна состојба. На почетокот на експериментот, кога светлото се вклучува и исклучува, возбудените електрони на фотоанодата стигнуваат до површината на не'рѓосувачкиот челик 304 преку жицата.
Во експериментите за густината на фотострујата, фотоанодите 304SS и Ag/NiS/TiO2 беа поставени во ќелии за корозија и ќелии за фотоанода, соодветно (сл. 3). Густината на фотострујата беше измерена на истата поставеност како и OCP. За да се добие вистинската густина на фотострујата помеѓу нерѓосувачкиот челик 304 и фотоанодата, потенциостат беше користен како амперметар со нулти отпор за да се поврзат нерѓосувачкиот челик 304 и фотоанодата под неполаризирани услови. За да се направи ова, референтните и контра електродите во експерименталната поставеност беа кратко споени, така што електрохемиската работна станица работеше како амперметар со нулти отпор што можеше да ја измери вистинската густина на струјата. Електродата од нерѓосувачки челик 304 е поврзана со заземјувањето на електрохемиската работна станица, а фотоанодата е поврзана со стегата на работната електрода. На почетокот на експериментот, кога светлото се вклучува и исклучува, возбудените електрони на фотоанодата низ жицата стигнуваат до површината на нерѓосувачкиот челик 304. Во овој момент, може да се забележи промена во густината на фотострујата на површината на не'рѓосувачкиот челик 304.
За да се проучат перформансите на катодна заштита на нанокомпозитите на нерѓосувачки челик 304, беа тестирани промените во потенцијалот за фотојонизација на нерѓосувачкиот челик 304 и нанокомпозитите, како и промените во густината на струјата на фотојонизација помеѓу нанокомпозитите и нерѓосувачките челици 304.
На сл. 4 се прикажани промените во потенцијалот на отворено коло на нерѓосувачки челик 304 и нанокомпозити под зрачење со видлива светлина и во темни услови. На сл. 4а е прикажано влијанието на времето на таложење на NiS со потопување врз потенцијалот на отворено коло, а сл. 4б го покажува ефектот на концентрацијата на сребро нитрат врз потенцијалот на отворено коло за време на фоторедукција. На сл. 4а е прикажано дека потенцијалот на отворено коло на нанокомпозитот NiS/TiO2 врзан за нерѓосувачки челик 304 е значително намален во моментот кога светилката е вклучена во споредба со композитот од никел сулфид. Покрај тоа, потенцијалот на отворено коло е понегативен од оној на чистите TiO2 наножици, што укажува дека композитот од никел сулфид генерира повеќе електрони и го подобрува ефектот на заштита на фотокатодата од TiO2. Сепак, на крајот од изложеноста, потенцијалот без оптоварување брзо се зголемува до потенцијалот без оптоварување на нерѓосувачкиот челик, што укажува дека никел сулфидот нема ефект на складирање на енергија. Ефектот на бројот на циклуси на потопување врз потенцијалот на отворено коло може да се забележи на сл. 4а. При време на таложење од 6, екстремниот потенцијал на нанокомпозитот достигнува -550 mV во однос на заситената каломелна електрода, а потенцијалот на нанокомпозитот таложен за фактор 6 е значително помал од оној на нанокомпозитот под други услови. Така, нанокомпозитите NiS/TiO2 добиени по 6 циклуси на таложење обезбедија најдобра катодна заштита за не'рѓосувачки челик 304.
Промени во OCP на 304 електроди од не'рѓосувачки челик со NiS/TiO2 нанокомпозити (a) и Ag/NiS/TiO2 нанокомпозити (b) со и без осветлување (λ > 400 nm).
Како што е прикажано на сл. 4б, потенцијалот на отворено коло на нерѓосувачкиот челик 304 и Ag/NiS/TiO2 нанокомпозитите беше значително намален кога беше изложен на светлина. По површинското таложење на сребрените наночестички, потенцијалот на отворено коло беше значително намален во споредба со чистите TiO2 наножици. Потенцијалот на NiS/TiO2 нанокомпозитот е понегативен, што укажува дека катодниот заштитен ефект на TiO2 значително се подобрува откако ќе се таложат Ag наночестичките. Потенцијалот на отворено коло брзо се зголеми на крајот од изложеноста, и во споредба со заситената каломелна електрода, потенцијалот на отворено коло може да достигне -580 mV, што е пониско од она на нерѓосувачкиот челик 304 (-180 mV). Овој резултат укажува дека нанокомпозитот има извонреден ефект на складирање на енергија откако сребрените честички ќе се таложат на неговата површина. На сл. 4б е прикажан и ефектот на концентрацијата на сребрен нитрат врз потенцијалот на отворено коло. При концентрација на сребрен нитрат од 0,1 M, граничниот потенцијал во однос на заситената каломелна електрода достигнува -925 mV. По 4 циклуси на апликација, потенцијалот остана на ниво по првата апликација, што укажува на одлична стабилност на нанокомпозитот. Така, при концентрација на сребрен нитрат од 0,1 M, добиениот Ag/NiS/TiO2 нанокомпозит има најдобар катоден заштитен ефект врз нерѓосувачкиот челик 304.
Таложењето на NiS на површината на TiO2 наножиците постепено се подобрува со зголемување на времето на таложење на NiS. Кога видливата светлина ја погодува површината на наножицата, повеќе активни места на никел сулфид се возбудуваат за да генерираат електрони, а потенцијалот за фотојонизација се намалува повеќе. Меѓутоа, кога наночестичките на никел сулфид се претерано таложен на површината, возбудениот никел сулфид се намалува, што не придонесува за апсорпција на светлина. Откако сребрените честички ќе се таложат на површината, поради ефектот на површинска плазмонска резонанца на сребрените честички, генерираните електрони брзо ќе се пренесат на површината на нерѓосувачкиот челик 304, што резултира со одличен ефект на катодна заштита. Кога премногу сребрени честички се таложат на површината, сребрените честички стануваат точка на рекомбинација за фотоелектрони и дупки, што не придонесува за генерирање на фотоелектрони. Како заклучок, Ag/NiS/TiO2 нанокомпозитите можат да обезбедат најдобра катодна заштита за нерѓосувачки челик 304 по 6-кратно таложење на никел сулфид под 0,1 M сребрен нитрат.
Вредноста на густината на фотострујата ја претставува моќта на одвојување на фотогенерираните електрони и дупки, и колку е поголема густината на фотострујата, толку е посилна моќта на одвојување на фотогенерираните електрони и дупки. Постојат многу студии кои покажуваат дека NiS е широко користен во синтезата на фотокаталитички материјали за подобрување на фотоелектричните својства на материјалите и за одвојување на дупките15,16,17,18,19,20. Чен и сор. ги проучувале графенот без благородни метали и композитите g-C3N4 ко-модифицирани со NiS15. Максималниот интензитет на фотострујата на модифицираниот g-C3N4/0,25%RGO/3%NiS е 0,018 μA/cm2. Чен и сор. го проучувале CdSe-NiS со густина на фотоструја од околу 10 µA/cm2.16. Лиу и сор. синтетизирале композит CdS@NiS со густина на фотоструја од 15 µA/cm218. Сепак, употребата на NiS за заштита на фотокатодата сè уште не е објавена. Во нашата студија, густината на фотострујата на TiO2 беше значително зголемена со модификација на NiS2. На сл. 5 се прикажани промените во густината на фотострујата на нерѓосувачкиот челик 304 и нанокомпозитите под услови на видлива светлина и без осветлување. Како што е прикажано на сл. 5а, густината на фотострујата на нанокомпозитот NiS/TiO2 брзо се зголемува во моментот кога ќе се вклучи светлото, а густината на фотострујата е позитивна, што укажува на проток на електрони од нанокомпозитот до површината низ електрохемиската работна станица. нерѓосувачки челик 304. По подготовката на композитите од никел сулфид, густината на фотострујата е поголема од онаа на чистите TiO2 наножици. Густината на фотострујата на NiS достигнува 220 μA/cm2, што е 6,8 пати поголема од онаа на TiO2 наножиците (32 μA/cm2), кога NiS2 е потопен и таложен 6 пати. Како што е прикажано на сл. 5б, густината на фотострујата помеѓу нанокомпозитот Ag/NiS/TiO2 и не'рѓосувачкиот челик 304 беше значително поголема отколку помеѓу чистиот TiO2 и нанокомпозитот NiS/TiO2 кога се вклучуваше под ксенонска ламба. На сл. Слика 5б, исто така, го покажува ефектот на концентрацијата на AgNO врз густината на фотострујата за време на фоторедукцијата. При концентрација на сребро нитрат од 0,1 M, нејзината густина на фотострујата достигнува 410 μA/cm2, што е 12,8 пати поголема од онаа на наножиците TiO2 (32 μA/cm2) и 1,8 пати поголема од онаа на нанокомпозитите NiS/TiO2. На интерфејсот на нанокомпозитот Ag/NiS/TiO2 се формира електрично поле со хетероспојка, што го олеснува одвојувањето на фотогенерираните електрони од дупките.
Промени во густината на фотострујата на електрода од не'рѓосувачки челик 304 со (а) нанокомпозит NiS/TiO2 и (б) нанокомпозит Ag/NiS/TiO2 со и без осветлување (λ > 400 nm).
Така, по 6 циклуси на потопување-таложење на никел сулфид во 0,1 M концентриран сребрен нитрат, густината на фотострујата помеѓу Ag/NiS/TiO2 нанокомпозитите и нерѓосувачкиот челик 304 достигнува 410 μA/cm2, што е повисоко од онаа на заситените каломелни електроди достигнува -925 mV. Под овие услови, нерѓосувачкиот челик 304 во комбинација со Ag/NiS/TiO2 може да обезбеди најдобра катодна заштита.
На сл. 6 се прикажани слики од површински електронски микроскоп на чисти титаниум диоксидни наножици, композитни никел сулфидни наночестички и сребрени наночестички под оптимални услови. На сл. 6a, d се прикажани чисти TiO2 наножици добиени со едностепена анодизација. Површинската распределба на титаниум диоксидните наножици е униформна, структурите на наножиците се блиску една до друга, а распределбата на големината на порите е униформна. Сликите 6b и e се електронски микрографии на титаниум диоксид по 6-кратна импрегнација и таложење на композити од никел сулфид. Од електронска микроскопска слика зголемена 200.000 пати на сл. 6e, може да се види дека композитните наночестички од никел сулфид се релативно хомогени и имаат голема големина на честички од околу 100-120 nm во дијаметар. Некои наночестички може да се забележат во просторната положба на наножиците, а наножиците од титаниум диоксид се јасно видливи. На сл. 6c, f покажуваат електронски микроскопски слики од NiS/TiO2 нанокомпозити со концентрација на AgNO од 0,1 M. Во споредба со сликите 6b и 6e, сликите 6c и 6f покажуваат дека Ag наночестичките се таложени на површината на композитниот материјал, при што Ag наночестичките се рамномерно распоредени со дијаметар од околу 10 nm. На слика 7 е прикажан пресек на Ag/NiS/TiO2 нанофилмови подложени на 6 циклуси на NiS депозиција со потопување при концентрација на AgNO3 од 0,1 M. Од сликите со големо зголемување, измерената дебелина на филмот била 240-270 nm. Така, наночестичките од никел и сребро сулфид се составени на површината на TiO2 наножиците.
Чист TiO2 (a, d), NiS/TiO2 нанокомпозити со 6 циклуси на депозиција на NiS со потопување (b, e) и Ag/NiS/NiS со 6 циклуси на депозиција на NiS со потопување при 0,1 M AgNO3 SEM слики од TiO2 нанокомпозити (c, e).
Пресек на нанофилмови од Ag/NiS/TiO2 подложени на 6 циклуси на депозиција на NiS со потопување при концентрација на AgNO3 од 0,1 M.
На сл. 8 е прикажана површинската распределба на елементите врз површината на Ag/NiS/TiO2 нанокомпозитите добиени од 6 циклуси на таложење на никел сулфид со потопување при концентрација на сребрен нитрат од 0,1 M. Површинската распределба на елементите покажува дека Ti, O, Ni, S и Ag се детектирани со користење на енергетска спектроскопија. Во однос на содржината, Ti и O се најчестите елементи во распределбата, додека Ni и S се приближно исти, но нивната содржина е многу помала од Ag. Исто така, може да се докаже дека количината на површински композитни сребрени наночестички е поголема од онаа на никел сулфидот. Униформната распределба на елементите на површината укажува дека никелот и сребрениот сулфид се униформно врзани на површината на TiO2 наножиците. Дополнително е извршена анализа со фотоелектронска спектроскопска анализа на Х-зраци за да се анализира специфичниот состав и состојбата на врзување на супстанциите.
Распределба на елементи (Ti, O, Ni, S и Ag) од Ag/NiS/TiO2 нанокомпозити при концентрација на AgNO3 од 0,1 M за 6 циклуси на депозиција на NiS со потопување.
На сл. 9 се прикажани XPS спектрите на Ag/NiS/TiO2 нанокомпозитите добиени со употреба на 6 циклуси на таложење на никел сулфид со потопување во 0,1 M AgNO3, каде што сл. 9a е целиот спектар, а остатокот од спектрите се спектри со висока резолуција на елементите. Како што може да се види од целиот спектар на сл. 9a, во нанокомпозитот се пронајдени апсорпциони врвови на Ti, O, Ni, S и Ag, што го докажува постоењето на овие пет елементи. Резултатите од тестот беа во согласност со EDS. Вишокот врв на Слика 9a е јаглеродниот врв што се користи за корекција на енергијата на врзување на примерокот. На сл. 9b е прикажан енергетски спектар со висока резолуција на Ti. Апсорпционите врвови на 2p орбиталите се наоѓаат на 459,32 и 465 eV, што одговара на апсорпцијата на Ti 2p3/2 и Ti 2p1/2 орбиталите. Два апсорпциони врва докажуваат дека титаниумот има Ti4+ валентност, што одговара на Ti во TiO2.
XPS спектри на мерења на Ag/NiS/TiO2 (a) и XPS спектри со висока резолуција на Ti2p(b), O1s(c), Ni2p(d), S2p(e) и Ag 3d(f).
На сл. 9d е прикажан енергетски спектар на Ni со висока резолуција со четири апсорпциони врвови за Ni 2p орбиталата. Апсорпционите врвови на 856 и 873,5 eV одговараат на Ni 2p3/2 и Ni 2p1/2 8,10 орбиталите, каде што апсорпционите врвови припаѓаат на NiS. Апсорпционите врвови на 881 и 863 eV се за никел нитрат и се предизвикани од реагенсот никел нитрат за време на подготовката на примерокот. На сл. 9e е прикажан S-спектар со висока резолуција. Апсорпционите врвови на S 2p орбиталите се наоѓаат на 161,5 и 168,1 eV, што одговара на S 2p3/2 и S 2p1/2 орбиталите 21, 22, 23, 24. Овие два врва припаѓаат на соединенија на никел сулфид. Апсорпционите врвови на 169,2 и 163,4 eV се за реагенсот натриум сулфид. На сл. 9f прикажува спектар на Ag со висока резолуција во кој 3d орбиталните апсорпциони врвови на среброто се наоѓаат на 368,2 и 374,5 eV, соодветно, а два апсорпциони врвови одговараат на апсорпционите орбити на Ag 3d5/2 и Ag 3d3/212, 13. Врвовите на овие две места докажуваат дека сребрените наночестички постојат во состојба на елементарно сребро. Така, нанокомпозитите се главно составени од Ag, NiS и TiO2, што е утврдено со рендгенска фотоелектронска спектроскопија, која докажа дека наночестичките од никел и сребро сулфид се успешно комбинирани на површината на TiO2 наножиците.
На сл. 10 се прикажани UV-VIS спектрите на дифузна рефлектанца на свежо подготвени TiO2 наножици, NiS/TiO2 нанокомпозити и Ag/NiS/TiO2 нанокомпозити. Од сликата може да се види дека прагот на апсорпција на TiO2 наножиците е околу 390 nm, а апсорбираната светлина е главно концентрирана во ултравиолетовиот регион. Од сликата може да се види дека по комбинацијата на наночестички од никел и сребро сулфид на површината на наножиците од титаниум диоксид 21, 22, апсорбираната светлина се шири во регионот на видлива светлина. Во исто време, нанокомпозитот има зголемена UV апсорпција, што е поврзано со тесен енергетски јаз на никел сулфидот. Колку е потесен енергетскиот јаз, толку е помала енергетската бариера за електронски транзиции и толку е поголем степенот на искористување на светлината. По спојувањето на површината NiS/TiO2 со сребрени наночестички, интензитетот на апсорпција и брановата должина на светлината не се зголемија значително, главно поради ефектот на плазмонската резонанца на површината на сребрените наночестички. Апсорпциската бранова должина на TiO2 наножиците не се подобрува значително во споредба со тесниот енергетски јаз на композитните NiS наночестички. Накратко, по композитните никел сулфид и сребрени наночестички на површината на титаниум диоксидните наножици, неговите карактеристики на апсорпција на светлина се значително подобрени, а опсегот на апсорпција на светлина е проширен од ултравиолетова до видлива светлина, што ја подобрува стапката на искористување на титаниум диоксидните наножици.
UV/Vis дифузни рефлектантни спектри на свежи TiO2 наножици, NiS/TiO2 нанокомпозити и Ag/NiS/TiO2 нанокомпозити.
На сл. 11 е прикажан механизмот на фотохемиска отпорност на корозија на Ag/NiS/TiO2 нанокомпозитите под зрачење од видлива светлина. Врз основа на потенцијалната распределба на сребрените наночестички, никел сулфидот и спроводната лента на титаниум диоксидот, се предлага можна мапа на механизмот на отпорност на корозија. Бидејќи потенцијалот на спроводната лента на наносреброто е негативен во споредба со никел сулфидот, а потенцијалот на спроводната лента на никел сулфидот е негативен во споредба со титаниум диоксидот, насоката на проток на електрони е приближно Ag→NiS→TiO2→304 од не'рѓосувачки челик. Кога светлината е озрачена на површината на нанокомпозитот, поради ефектот на површинската плазмонска резонанца на наносреброто, наносреброто може брзо да генерира фотогенерирани дупки и електрони, а фотогенерираните електрони брзо се движат од позицијата на валентната лента до позицијата на спроводната лента поради возбудување. Титаниум диоксид и никел сулфид. Бидејќи спроводливоста на сребрените наночестички е понегативна од онаа на никел сулфидот, електроните во TS на сребрените наночестички брзо се претвораат во TS на никел сулфид. Спроводливиот потенцијал на никел сулфидот е понегативен од оној на титаниум диоксидот, па електроните на никел сулфидот и спроводливоста на среброто брзо се акумулираат во CB на титаниум диоксидот. Генерираните фотогенерирани електрони стигнуваат до површината на нерѓосувачкиот челик 304 преку титаниумската матрица, а збогатените електрони учествуваат во процесот на катодна редукција на кислородот на нерѓосувачкиот челик 304. Овој процес ја намалува катодната реакција и во исто време ја потиснува анодната реакција на растворање на нерѓосувачкиот челик 304, со што се остварува катодна заштита на нерѓосувачкиот челик 304. Поради формирањето на електричното поле на хетероспојката во нанокомпозитот Ag/NiS/TiO2, спроводливиот потенцијал на нанокомпозитот се поместува во понегативна положба, што поефикасно го подобрува ефектот на катодна заштита на нерѓосувачкиот челик 304.
Шематски дијаграм на фотоелектрохемискиот антикорозивен процес на Ag/NiS/TiO2 нанокомпозити во видлива светлина.
Во оваа работа, наночестички од никел и сребро сулфид беа синтетизирани на површината на TiO2 наножици со едноставен метод на потопување и фоторедукција. Спроведена е серија студии за катодна заштита на Ag/NiS/TiO2 нанокомпозити на нерѓосувачки челик 304. Врз основа на морфолошките карактеристики, анализата на составот и анализата на карактеристиките на апсорпција на светлина, беа донесени следните главни заклучоци:
Со голем број циклуси на импрегнација-таложење на никел сулфид од 6 и концентрација на сребро нитрат за фоторедукција од 0,1 mol/l, добиените Ag/NiS/TiO2 нанокомпозити имаа подобар катоден заштитен ефект врз не'рѓосувачкиот челик 304. Во споредба со заситената каломелна електрода, потенцијалот за заштита достигнува -925 mV, а струјата на заштита достигнува 410 μA/cm2.
На интерфејсот на нанокомпозитниот Ag/NiS/TiO2 се формира хетероспојно електрично поле, што ја подобрува моќта на одвојување на фотогенерираните електрони и дупки. Во исто време, ефикасноста на искористување на светлината се зголемува и опсегот на апсорпција на светлина се проширува од ултравиолетовата област до видливата област. Нанокомпозитот сè уште ќе ја задржи својата оригинална состојба со добра стабилност по 4 циклуси.
Експериментално подготвените Ag/NiS/TiO2 нанокомпозити имаат униформна и густа површина. Никел сулфидот и сребрените наночестички се униформно составени на површината на TiO2 наножиците. Композитните кобалтни феритни и сребрени наночестички се со висока чистота.
Ли, МЦ, Луо, СЗ, Ву, ПФ и Шен, ЈН Ефект на фотокатодна заштита на TiO2 филмови за јаглероден челик во 3% раствори на NaCl. Ли, МЦ, Луо, СЗ, Ву, ПФ и Шен, ЈН Ефект на фотокатодна заштита на TiO2 филмови за јаглероден челик во 3% раствори на NaCl. Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN Ефектот фотокатодной заштитува пленок TiO2 за углеродистоен стабилен во 3% раствора на NaCl. Ли, МЦ, Луо, СЗ, Ву, ПФ и Шен, ЈН Ефект на фотокатодна заштита на TiO2 филмови за јаглероден челик во 3% раствори на 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. Ли, МЦ, Луо, СЗ, Ву, ПФ и Шен, ЈН Фотокатодна заштита на јаглероден челик со тенки филмови од TiO2 во 3% раствор на NaCl.Електрохемичарство. Acta 50, 3401–3406 (2005).
Ли, Ј., Лин, ЦЈ, Лаи, ЈК и Ду, РГ Фотогенерирана катодна заштита на цветно-сличен, наноструктуриран, N-допиран TiO2 филм на не'рѓосувачки челик. Ли, Ј., Лин, ЦЈ, Лаи, ЈК и Ду, РГ Фотогенерирана катодна заштита на цветно-сличен, наноструктуриран, N-допиран TiO2 филм на не'рѓосувачки челик.Ли, Ј., Лин, СЈ, Лаи, ЈК и Ду, РГ Фотогенерирана катодна заштита на наноструктуриран, TiO2 филм допиран со азот во форма на цвет на не'рѓосувачки челик. 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.Ли, Ј., Лин, СЈ, Лаи, ЈК и Ду, РГ. Фотогенерирана катодна заштита на наноструктурирани тенки филмови во облик на цвет од TiO2 допирани со азот на не'рѓосувачки челик.сурфање А палто. технологија 205, 557–564 (2010).
Џоу, МЈ, Зенг, ЗО и Џонг, Л. Фотогенерирани својства на катодна заштита на нано-големински TiO2/WO3 премаз. Џоу, МЈ, Зенг, ЗО и Џонг, Л. Фотогенерирани својства на катодна заштита на нано-големински TiO2/WO3 премаз.Џоу, МЈ, Зенг, ЗО и Џонг, Л. Фотогенерирани катодни заштитни својства на нанооблога од 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。Џоу МЈ, Зенг ЗО и Џонг Л. Фотогенерирани катодни заштитни својства на нано-TiO2/WO3 премази.корос. науката. 51, 1386–1397 (2009).
Парк, Х., Ким, Кентаки и Чои, В. Фотоелектрохемиски пристап за спречување на корозија на метали со употреба на полупроводничка фотоанода. Парк, Х., Ким, Кентаки и Чои, В. Фотоелектрохемиски пристап за спречување на корозија на метали со употреба на полупроводничка фотоанода.Парк, Х., Ким, К.Ју. и Чои, В. Фотоелектрохемиски пристап кон спречување на корозија на метали со употреба на полупроводничка фотоанода. 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。 Парк, Х., Ким, Кентаки и Чои, В.Парк Х., Ким К.Ју. и Чои В. Фотоелектрохемиски методи за спречување на корозија на метали со употреба на полупроводнички фотоаноди.J. Physics. Chemical. V. 106, 4775–4781 (2002).
Шен, Г.Х., Чен, Ј.Ц., Лин, Л., Лин, Ц.Џ. и Скантелбери, Д. Студија за хидрофобен нано-TiO2 премаз и неговите својства за заштита од корозија на метали. Шен, Г.Х., Чен, Ј.Ц., Лин, Л., Лин, Ц.Џ. и Скантелбери, Д. Студија за хидрофобен нано-TiO2 премаз и неговите својства за заштита од корозија на метали. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Шен, Г.Х., Чен, Ј.Ц., Лин, Л., Лин, Ц.Џ. и Скантелбери, Д. Истражување на хидрофобен нано-TiO2 премаз и неговите својства за заштита од корозија на метали. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. 疏水纳米二氧化钛涂层及其金属腐蚀防护性能箿 Шен, Г.Х., Чен, Ј.Ц., Лин, Л., Лин, Ц.Џ. и Скантелбери, Д. Студија за премаз од нанотитаниум диоксид од 疵水 и неговите својства за заштита од корозија на метали. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Шен, Г.Х., Чен, Ј.Ц., Лин, Л., Лин, Ц.Ј. и Скантелбери, Д. Хидрофобни премази од нано-TiO2 и нивните својства за заштита од корозија кај металите.Електрохемичарство. Acta 50, 5083–5089 (2005).
Јун, Х., Ли, Ј., Чен, ХБ и Лин, ЦЈ Студија за N, S и Cl-модифицирани нано-TiO2 премази за заштита од корозија на не'рѓосувачки челик. Јун, Х., Ли, Ј., Чен, ХБ и Лин, ЦЈ Студија за N, S и Cl-модифицирани нано-TiO2 премази за заштита од корозија на не'рѓосувачки челик.Јун, Х., Ли, Ј., Чен, ХБ и Лин, СЈ Истражување на нано-TiO2 премази модифицирани со азот, сулфур и хлор за заштита од корозија на не'рѓосувачки челик. 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腐蚀防护皀防护腐蚀防护的 Јун, Х., Ли, Ј., Чен, ХБ и Лин, ЦЈ Н, С и Кл Yun, H., Li, J., Chen, HB & Lin, CJ Покрытия N, S и Cl, модифицированные нано-TiO2, для защиты од корозии на нержавеющей стали. Јун, Х., Ли, Ј., Чен, ХБ и Лин, ЦЈ Нано-TiO2 модифицирани N, S и Cl премази за заштита од корозија на не'рѓосувачки челик.Електрохемија. Том 52, 6679–6685 (2007).
Жу, ЈФ, Ду, РГ, Чен, В., Ки, ХК и Лин, ЦЈ Фотокатодни заштитни својства на тридимензионални филмови од титанатска наножична мрежа подготвени со комбиниран сол-гел и хидротермален метод. Жу, ЈФ, Ду, РГ, Чен, В., Ки, ХК и Лин, ЦЈ Фотокатодни заштитни својства на тридимензионални филмови од титанатска наножична мрежа подготвени со комбиниран сол-гел и хидротермален метод. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ Жу, ЈФ, Ду, РГ, Чен, В., Ки, ХК и Лин, ЦЈ Фотокатодни заштитни својства на тридимензионални мрежести филмови од титанатни наножици подготвени со комбиниран сол-гел и хидротермален метод. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ溶胶-凝胶和水热法制备三维钛酸盐纳米线网络薄膜的光阴极保护性能。 Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ. Заштитните својства на 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电影. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ Фотокатодные защитные свойства трехмерных тонких пленок од сетки нанопроволок титаната, приготовленных золь-гель и гидротермически методами. Жу, ЈФ, Ду, РГ, Чен, В., Ки, ХК и Лин, ЦЈ Фотокатодни заштитни својства на тенки филмови од мрежни титанати наножици подготвени со сол-гел и хидротермални методи.Електрохемија. communication 12, 1626–1629 (2010).
Ли, Џ.Х., Ким, С.И., Парк, С.М. и Канг, М. Фотокаталитички систем за TiO2 сензибилизиран со pn хетероспојка за ефикасна фоторедукција на јаглерод диоксид во метан. Ли, Џ.Х., Ким, С.И., Парк, С.М. и Канг, М. Фотокаталитички систем за TiO2 сензибилизиран со pn хетероспојка на NiS за ефикасна фоторедукција на јаглерод диоксид во метан.Ли, Џ.Х., Ким, С.И., Парк, С.М. и Канг, М. Фотокаталитички систем за TiO2 сензибилизиран со pn-хетероспојка со NiS за ефикасна фоторедукција на јаглерод диоксид во метан. Ли, Џ.Х., Ким, СИ, Парк, СМ и Канг, М. 一种pn 异质结NiS 敏化TiO2光催化系统，用于将二氧化碳高效光还原为甲烷。 Ли, Џ.Х., Ким, СИ, Парк, СМ и Канг, М.Ли, Џ.Х., Ким, С.И., Парк, С.М. и Канг, М. Фотокаталитички систем за TiO2 сензибилизиран со pn-хетероспојка со NiS за ефикасна фоторедукција на јаглерод диоксид во метан.керамика. Интерпретација. 43, 1768–1774 (2017).
Ванг, КЗ и др. CuS и NiS дејствуваат како кокатализатори за подобрување на фотокаталитичката еволуција на водород на TiO2. Интерпретација. J.Hydro. Energy 39, 13421–13428 (2014).
Лиу, Ј. и Танг, Ц. Зајакнување на фотокаталитичката еволуција на H2 преку TiO2 нано-листови филмови со површинско оптоварување на NiS наночестички. Лиу, Ј. и Танг, Ц. Зајакнување на фотокаталитичката еволуција на H2 преку TiO2 нано-листови филмови со површинско оптоварување на NiS наночестички.Лиу, Ј. и Танг, К. Зајакнување на фотокаталитичкото ослободување на H2 во TiO2 нанолистови филмови со површинско оптоварување на NiS наночестички. 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。 Лиу, Ј. и Танг, Ц.Лиу, Ј. и Танг, К. Подобрено фотокаталитичко производство на водород на тенки филмови од TiO2 нанолистови со таложење на NiS наночестички на површината.лас. J. Physics. Chemical. A 90, 1042–1048 (2016).
Хуанг, XW и Лиу, ZJ Компаративна студија на структурата и својствата на филмови од наножици базирани на Ti-O подготвени со методи на анодизација и хемиска оксидација. Хуанг, XW и Лиу, ZJ Компаративна студија на структурата и својствата на филмови од наножици базирани на Ti-O подготвени со методи на анодизација и хемиска оксидација. Хуанг, XW & Лиу, З.Ј. Хуанг, XW и Лиу, ZJ Компаративна студија за структурата и својствата на филмови од Ti-O наножици добиени со методи на анодизација и хемиска оксидација. Хуанг, XW и Лиу, З.Ј. Хуанг, XW и Лиу, ЗЈ 阳极оксидација法和хемиска оксидација法подготовка的Ti-O基基基小线Структурата на тенок филм и својствата的компаративно истражување. Хуанг, XW и Лиу, З.Ј. Хуанг, XW и Лиу, ZJ Компаративна студија за структурата и својствата на тенки филмови од Ti-O наножици подготвени со анодизација и хемиска оксидација.J. Alma mater. science technology 30, 878–883 (2014).
Ли, Х., Ванг, ХТ, Лиу, Ј. и Хоу, БР Ag и SnO2 ко-сензибилизираа TiO2 фотоаноди за заштита на 304SS под видлива светлина. Ли, Х., Ванг, ХТ, Лиу, Ј. и Хоу, БР Ag и SnO2 ко-сензибилизираа TiO2 фотоаноди за заштита на 304SS под видлива светлина. Ли, Х., Ванг, XT, Лиу, И. Ли, Х., Ванг, XT, Лиу, Ј. и Хоу, BR Ag и SnO2 косензитизираа TiO2 фотоаноди за да го заштитат 304SS во видлива светлина. 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。 Ли, Х., Ванг, КСТ, Лиу, Ј. и Хоу, БР Аг Ли, Х., Ванг, XT, Лиу, И. Ли, Х., Ванг, ХТ, Лиу, Ј. и Хоу, БР. TiO2 фотоанода косензибилизирана со Ag и SnO2 за заштита на 304SS од видлива светлина.корос. науката. 82, 145–153 (2014).
Вен, ЗХ, Ванг, Н., Ванг, Ј. и Хоу, БР Ag и косензибилизирана TiO2 наножица со CoFe2O4 за фотокатодна заштита на 304 SS под видлива светлина. Вен, ЗХ, Ванг, Н., Ванг, Ј. и Хоу, БР Ag и косензибилизирана TiO2 наножица со CoFe2O4 за фотокатодна заштита на 304 SS под видлива светлина.Вен, ЗХ, Ванг, Н., Ванг, Ј. и Хау, BR Ag и CoFe2O4 коинзитизирани со TiO2 наножица за заштита на фотокатодата од 304 SS во видлива светлина. 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 Wen, ZH, Wang, N., Wang, J. & Hou, BR AgВен, ЗХ, Ванг, Н., Ванг, Ј. и Хау, BR Ag и CoFe2O4 ко-сензибилизирани TiO2 наножици за заштита на фотокатодата од 304 SS во видлива светлина.Интерпретација. J. Electrochemistry. the science. 13, 752–761 (2018).
Бу, ЈЈ и Ао, ЈП Преглед на тенки полупроводнички филмови со фотоелектрохемиска катодна заштита за метали. Бу, ЈЈ и Ао, ЈП Преглед на фотоелектрохемиска катодна заштита на полупроводнички тенки филмови за метали. Bu, YY & Ao, JP Преглед фотоэлектрохимической катодной защиты тонких полупроводниковых пленок для металлов. Бу, ЈЈ и Ао, ЈП Преглед на фотоелектрохемиска катодна заштита на полупроводнички тенки филмови за метали. 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 метализација 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 тонких полупроводниковых пленок. Бу, ЈЈ и Ао, ЈП Преглед на метална фотоелектрохемиска катодна заштита на тенки полупроводнички филмови.Зелена енергетска средина. 2, 331–362 (2017).