Hvala, ker ste obiskali Nature.com.Različica brskalnika, ki jo uporabljate, ima omejeno podporo za CSS.Za najboljšo izkušnjo priporočamo, da uporabite posodobljen brskalnik (ali onemogočite način združljivosti v Internet Explorerju).Medtem bomo za zagotovitev stalne podpore spletno mesto upodobili brez slogov in JavaScripta.
TiO2 je polprevodniški material, ki se uporablja za fotoelektrično pretvorbo.Da bi izboljšali njihovo uporabo svetlobe, so nanodelce niklja in srebrovega sulfida sintetizirali na površini nanožic TiO2 s preprosto metodo potapljanja in fotoredukcije.Izvedena je bila serija študij katodnega zaščitnega delovanja nanokompozitov Ag/NiS/TiO2 na nerjavno jeklo 304, dopolnjene so bile morfologija, sestava in lastnosti absorpcije svetlobe materialov.Rezultati kažejo, da lahko pripravljeni nanokompoziti Ag/NiS/TiO2 zagotovijo najboljšo katodno zaščito za nerjavno jeklo 304, ko je število ciklov impregnacije-obarjanja z nikljevim sulfidom 6 in koncentracija fotoredukcije srebrovega nitrata 0,1 M.
Uporaba polprevodnikov n-tipa za zaščito fotokatode z uporabo sončne svetlobe je v zadnjih letih postala vroča tema.Ko jih vzbuja sončna svetloba, bodo elektroni iz valenčnega pasu (VB) polprevodniškega materiala vzbujeni v prevodni pas (CB), da ustvarijo fotogenerirane elektrone.Če je potencial prevodnega pasu polprevodnika ali nanokompozita bolj negativen kot potencial samojedkanja vezane kovine, bodo ti fotogenerirani elektroni prešli na površino vezane kovine.Kopičenje elektronov bo povzročilo katodno polarizacijo kovine in zagotovilo katodno zaščito povezane kovine 1,2,3,4,5,6,7.Polprevodniški material teoretično velja za nežrtvovalno fotoanodo, saj anodna reakcija ne razgradi samega polprevodniškega materiala, temveč oksidacijo vode skozi fotogenerirane luknje ali adsorbirana organska onesnaževala ali prisotnost zbiralnikov za lovljenje fotogeneriranih lukenj.Najpomembneje je, da mora imeti polprevodniški material potencial CB, ki je bolj negativen kot korozijski potencial kovine, ki jo ščitimo.Šele takrat lahko fotogenerirani elektroni preidejo iz prevodnega pasu polprevodnika v zaščiteno kovino. Študije fotokemične odpornosti proti koroziji so se osredotočile na anorganske polprevodniške materiale tipa n s širokimi pasovnimi vrzelmi (3,0–3,2EV)1,2,3,4,5,6,7, ki se odzivajo le na ultravijolično svetlobo (< 400 nm), kar zmanjšuje razpoložljivost svetlobe. Študije fotokemične odpornosti proti koroziji so se osredotočile na anorganske polprevodniške materiale tipa n s širokimi pasovnimi vrzelmi (3,0–3,2EV)1,2,3,4,5,6,7, ki se odzivajo le na ultravijolično svetlobo (< 400 nm), kar zmanjšuje razpoložljivost svetlobe. Raziskave obstojnosti fotokemične korozije so bile sosedotočene na neorganskih polprovodnikovih materialih n-tipa s široko prepovedanim območjem (3,0–3,2 EV)1,2,3,4,5,6,7, ki spodbujajo le ultrafioletno osvetlitev (< 400 nm), zmanjšanje dostopnosti sveta. Raziskave fotokemične odpornosti proti koroziji so se osredotočile na anorganske polprevodniške materiale tipa n s širokim pasovnim razmakom (3,0–3,2 EV)1,2,3,4,5,6,7, ki se odzivajo le na ultravijolično sevanje (< 400 nm), zmanjšano razpoložljivost svetlobe.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，减少光的可用性。光 化学 耐腐 蚀性 研究 主要 在 具有 宽带隙 宽带隙 宽带隙 (3.0–3.2ev) 1.2,3,4,5,6,6,7 的 无机 n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 有有响应，减少光的可用性。 Raziskave obstojnosti fotokemične korozije so bile v glavnem sosedotočene na neorganskih polprovodnih materialih n-tipa s široko prepovedano cono (3,0–3,2EV)1,2,3,4,5,6,7, ki so občutljive samo na UF-izlučitev (<400 nm). Raziskave fotokemične odpornosti proti koroziji so bile osredotočene predvsem na anorganske polprevodniške materiale tipa n s širokim pasovnim razmakom (3,0–3,2EV)1,2,3,4,5,6,7, ki so občutljivi samo na UV-sevanje.(<400 nm).Kot odgovor se zmanjša razpoložljivost svetlobe.
Na področju pomorske zaščite pred korozijo ima tehnologija fotoelektrokemične katodne zaščite ključno vlogo.TiO2 je polprevodniški material z odlično absorpcijo UV svetlobe in fotokatalitskimi lastnostmi.Vendar pa se zaradi nizke stopnje uporabe svetlobe fotogenerirane elektronske luknje zlahka rekombinirajo in jih ni mogoče zaščititi v temnih pogojih.Potrebne so nadaljnje raziskave, da bi našli razumno in izvedljivo rešitev.Poročali so, da je za izboljšanje fotoobčutljivosti TiO2 mogoče uporabiti številne metode modifikacije površine, kot je dopiranje z Fe, N in mešanje z Ni3S2, Bi2Se3, CdTe itd. Zato se kompozit TiO2 z materiali z visoko fotoelektrično učinkovitostjo pretvorbe pogosto uporablja na področju fotogenerirane katodne zaščite..
Nikljev sulfid je polprevodniški material z ozko pasovno vrzeljo le 1,24 eV8,9.Ožja kot je pasovna vrzel, močnejša je uporaba svetlobe.Ko se nikljev sulfid pomeša s površino titanovega dioksida, se lahko stopnja izkoristka svetlobe poveča.V kombinaciji s titanovim dioksidom lahko učinkovito izboljša učinkovitost ločevanja fotogeneriranih elektronov in lukenj.Nikljev sulfid se pogosto uporablja pri elektrokatalitski proizvodnji vodika, baterijah in razgradnji onesnaževal 8,9,10.Vendar o njegovi uporabi pri zaščiti fotokatode še niso poročali.V tej študiji je bil za rešitev problema nizke učinkovitosti izkoriščanja svetlobe TiO2 izbran polprevodniški material z ozko pasovno vrzeljo.Nanodelci niklja in srebrovega sulfida so bili vezani na površino nanožic TiO2 z metodo potapljanja oziroma fotoredukcije.Nanokompozit Ag/NiS/TiO2 izboljša učinkovitost izkoriščanja svetlobe in razširi obseg absorpcije svetlobe od ultravijoličnega območja do vidnega območja.Medtem pa nanos nanodelcev srebra daje nanokompozitu Ag/NiS/TiO2 odlično optično stabilnost in stabilno katodno zaščito.
Najprej smo za poskuse razrezali titanovo folijo debeline 0, 1 mm s čistostjo 99, 9% na velikost 30 mm × 10 mm.Nato je bila vsaka površina titanove folije 100-krat polirana z brusnim papirjem z zrnatostjo 2500 in nato zaporedno sprana z acetonom, absolutnim etanolom in destilirano vodo.Titanovo ploščo postavite v mešanico 85 °C (natrijev hidroksid: natrijev karbonat: voda = 5:2:100) za 90 minut, odstranite in sperite z destilirano vodo.Nanožice iz titanovega dioksida so bile hitro izdelane na površini titanove folije z enostopenjskim postopkom anodiziranja.Za eloksiranje se uporablja tradicionalni dvoelektrodni sistem, delovna elektroda je titanova pločevina, nasprotna elektroda pa je platinska elektroda.Ploščo iz titana postavite v 400 ml 2 M raztopine NaOH s sponkami za elektrode.Enosmerni napajalni tok je stabilen pri približno 1,3 A. Med sistemsko reakcijo smo temperaturo raztopine vzdrževali pri 80 °C 180 minut.Titanov list smo vzeli ven, sprali z acetonom in etanolom, sprali z destilirano vodo in naravno posušili.Nato so bili vzorci postavljeni v mufelno peč pri 450 °C (hitrost segrevanja 5 °C/min), vzdrževani pri konstantni temperaturi 120 minut in postavljeni v sušilni pladenj.
Kompozit nikljevega sulfida in titanovega dioksida je bil pridobljen s preprosto in enostavno metodo nanašanja potapljanjem.Najprej smo nikljev nitrat (0,03 M) raztopili v etanolu in 20 minut hranili pri magnetnem mešanju, da smo dobili etanolno raztopino nikljevega nitrata.Nato pripravite natrijev sulfid (0,03 M) z mešano raztopino metanola (metanol:voda = 1:1).Nato smo tablete titanovega dioksida dali v zgoraj pripravljeno raztopino, vzeli ven po 4 minutah in hitro sprali z mešano raztopino metanola in vode (metanol:voda=1:1) 1 minuto.Po sušenju površine smo tablete dali v mufelno peč, segrevali v vakuumu pri 380 °C 20 minut, ohladili na sobno temperaturo in posušili.Število ciklov 2, 4, 6 in 8.
Nanodelci Ag modificirali nanokompozite Ag/NiS/TiO2 s fotoredukcijo 12,13.Nastali nanokompozit Ag/NiS/TiO2 smo dali v raztopino srebrovega nitrata, potrebno za eksperiment.Nato smo vzorce obsevali z ultravijolično svetlobo 30 minut, njihove površine očistili z deionizirano vodo in z naravnim sušenjem dobili nanokompozite Ag/NiS/TiO2.Zgoraj opisan eksperimentalni postopek je prikazan na sliki 1.
Nanokompozite Ag/NiS/TiO2 so v glavnem okarakterizirali z vrstično elektronsko mikroskopijo z emisijami polja (FESEM), energetsko disperzijsko spektroskopijo (EDS), rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo (XPS) in difuzno odbojnostjo v ultravijoličnem in vidnem območju (UV-Vis).FESEM je bil izveden z mikroskopom Nova NanoSEM 450 (FEI Corporation, ZDA).Pospeševalna napetost 1 kV, velikost točke 2,0.Naprava uporablja sondo CBS za sprejem sekundarnih in povratno sipanih elektronov za analizo topografije.EMF je bil izveden s sistemom Oxford X-Max N50 EMF (Oxford Instruments Technology Co., Ltd.) s pospeševalno napetostjo 15 kV in velikostjo točke 3,0.Kvalitativna in kvantitativna analiza z uporabo karakterističnih rentgenskih žarkov.Rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo smo izvedli na spektrometru Escalab 250Xi (Thermo Fisher Scientific Corporation, ZDA), ki deluje v fiksnem energijskem načinu z močjo vzbujanja 150 W in monokromatskim sevanjem Al Kα (1486,6 eV) kot virom vzbujanja.Celotno območje skeniranja 0–1600 eV, skupna energija 50 eV, širina koraka 1,0 eV in nečisti ogljik (~284,8 eV) so bili uporabljeni kot reference korekcije naboja vezavne energije.Energija prehoda za ozko skeniranje je bila 20 eV s korakom 0,05 eV.Difuzna odbojna spektroskopija v UV-vidnem območju je bila izvedena na spektrometru Cary 5000 (Varian, ZDA) s standardno ploščo barijevega sulfata v območju skeniranja 10–80 °.
V tem delu je sestava (masni odstotek) nerjavečega jekla 304 0,08 C, 1,86 Mn, 0,72 Si, 0,035 P, 0,029 s, 18,25 Cr, 8,5 Ni, ostalo pa je Fe.10 mm x 10 mm x 10 mm iz nerjavečega jekla 304, epoksidno polnjeno z 1 cm2 izpostavljene površine.Njegovo površino smo obrusili s silicijevim karbidnim brusnim papirjem granulacije 2400 in sprali z etanolom.Nerjaveče jeklo je bilo nato 5 minut sonicirano v deionizirani vodi in nato shranjeno v pečici.
V poskusu OCP sta bila fotoanoda iz nerjavečega jekla 304 in Ag/NiS/TiO2 postavljena v korozijsko celico oziroma fotoanodno celico (slika 2).Korozijsko celico smo napolnili s 3,5 % raztopino NaCl in v fotoanodno celico kot lovilko lukenj vlili 0,25 M Na2SO3.Oba elektrolita smo ločili od mešanice z naftolno membrano.OCP smo merili na elektrokemični delovni postaji (P4000+, ZDA).Referenčna elektroda je bila nasičena kalomelna elektroda (SCE).Vir svetlobe (ksenonska svetilka, PLS-SXE300C, Poisson Technologies Co., Ltd.) in odrezana plošča 420 sta bila nameščena na izhodu iz vira svetlobe, kar je omogočilo prehod vidne svetlobe skozi kremenčevo steklo do fotoanode.Elektroda iz nerjavečega jekla 304 je povezana s fotoanodo z bakreno žico.Pred poskusom je bila elektroda iz nerjavečega jekla 304 2 uri namočena v 3,5 % raztopino NaCl, da se zagotovi stabilno stanje.Na začetku poskusa, ko se lučka prižiga in ugaša, vzbujeni elektroni fotoanode skozi žico dosežejo površino nerjavečega jekla 304.
Gostota fototoka je bila izmerjena na isti nastavitvi kot OCP.Za pridobitev dejanske gostote fototoka med nerjavnim jeklom 304 in fotoanodo je bil uporabljen potenciostat kot ampermeter z ničelnim uporom za povezavo nerjavečega jekla 304 in fotoanode v nepolariziranih pogojih.Da bi to naredili, sta bili referenčna in protielektroda v eksperimentalni nastavitvi kratko povezani, tako da je elektrokemična delovna postaja delovala kot ampermeter brez upora, ki je lahko meril pravo gostoto toka.Elektroda iz nerjavečega jekla 304 je povezana z maso elektrokemične delovne postaje, fotoanoda pa je povezana s sponko delovne elektrode.Na začetku poskusa, ko se lučka prižiga in ugaša, vzbujeni elektroni fotoanode skozi žico dosežejo površino nerjavečega jekla 304.V tem času je mogoče opaziti spremembo gostote fototoka na površini nerjavečega jekla 304.
Za preučevanje učinkovitosti katodne zaščite nanokompozitov na nerjavnem jeklu 304 so bile testirane spremembe fotoionizacijskega potenciala nerjavnega jekla 304 in nanokompozitov ter spremembe v gostoti fotoionizacijskega toka med nanokompoziti in nerjavnimi jekli 304.
Na sl.Slika 4 prikazuje spremembe v potencialu odprtega kroga nerjavečega jekla 304 in nanokompozitov pri obsevanju z vidno svetlobo in v temnih pogojih.Na sl.4a prikazuje vpliv časa nanašanja NiS s potopitvijo na potencial odprtega tokokroga, sl.Slika 4b prikazuje učinek koncentracije srebrovega nitrata na potencial odprtega kroga med fotoredukcijo.Na sl.Slika 4a kaže, da je potencial odprtega kroga nanokompozita NiS/TiO2, vezanega na nerjavno jeklo 304, znatno zmanjšan v trenutku vklopa žarnice v primerjavi s kompozitom nikljevega sulfida.Poleg tega je potencial odprtega kroga bolj negativen kot pri čistih nanožicah TiO2, kar kaže, da kompozit nikljevega sulfida ustvarja več elektronov in izboljša učinek zaščite fotokatode iz TiO2.Učinek števila ciklov nanašanja s potopitvijo na potencial odprtega vezja lahko opazimo na sliki 4a.Tako so nanokompoziti NiS/TiO2, pridobljeni po 6 ciklih nanašanja, zagotovili najboljšo katodno zaščito za nerjavno jeklo 304.
Spremembe OCP elektrod iz nerjavečega jekla 304 z nanokompoziti NiS/TiO2 (a) in nanokompoziti Ag/NiS/TiO2 (b) z osvetlitvijo in brez nje (λ > 400 nm).
Kot je prikazano na sl.Kot je prikazano na sliki 4b, je bil potencial odprtega kroga nerjavečega jekla 304 in nanokompozitov Ag/NiS/TiO2 znatno zmanjšan, če so bili izpostavljeni svetlobi.Po površinskem nanosu srebrovih nanodelcev se je potencial odprtega kroga znatno zmanjšal v primerjavi s čistimi nanožicami TiO2.Potencial nanokompozita NiS/TiO2 je bolj negativen, kar kaže, da se katodni zaščitni učinek TiO2 bistveno izboljša po nanosu nanodelcev Ag.Potencial odprtega tokokroga se je ob koncu izpostavljenosti hitro povečal in v primerjavi z nasičeno kalomelno elektrodo je lahko potencial odprtega tokokroga dosegel -580 mV, kar je bilo nižje kot pri nerjavnem jeklu 304 (-180 mV).Ta rezultat kaže, da ima nanokompozit izjemen učinek shranjevanja energije, potem ko se delci srebra nanesejo na njegovo površino.Na sl.4b prikazuje tudi učinek koncentracije srebrovega nitrata na potencial odprtega kroga.Pri koncentraciji srebrovega nitrata 0,1 M doseže mejni potencial glede na nasičeno kalomelno elektrodo -925 mV.Po 4 ciklih nanašanja je potencial ostal na ravni prvega nanosa, kar kaže na odlično stabilnost nanokompozita.Tako ima nastali nanokompozit Ag/NiS/TiO2 pri koncentraciji srebrovega nitrata 0,1 M najboljši katodni zaščitni učinek na nerjavno jeklo 304.
Odlaganje NiS na površino nanožic TiO2 se postopoma izboljšuje s podaljševanjem časa odlaganja NiS.Ko vidna svetloba pade na površino nanožice, se več aktivnih mest nikljevega sulfida vzbudi za ustvarjanje elektronov, fotoionizacijski potencial pa se še bolj zmanjša.Ko pa se nanodelci nikljevega sulfida prekomerno nanesejo na površino, se vzbujeni nikljev sulfid namesto tega zmanjša, kar ne prispeva k absorpciji svetlobe.Ko se delci srebra nanesejo na površino, se bodo zaradi učinka površinske plazmonske resonance srebrovih delcev ustvarjeni elektroni hitro prenesli na površino nerjavečega jekla 304, kar ima za posledico odličen učinek katodne zaščite.Ko se na površino nanese preveč delcev srebra, postanejo delci srebra rekombinacijska točka za fotoelektrone in luknje, kar pa ne prispeva k nastajanju fotoelektronov.Skratka, nanokompoziti Ag/NiS/TiO2 lahko zagotovijo najboljšo katodno zaščito za nerjavno jeklo 304 po 6-kratnem nanašanju nikljevega sulfida pod 0,1 M srebrovega nitrata.
Vrednost gostote fototoka predstavlja moč ločevanja fotogeneriranih elektronov in lukenj in večja kot je gostota fototoka, močnejša je moč ločevanja fotogeneriranih elektronov in lukenj.Chen et al.proučevali kompozite grafena brez plemenitih kovin in g-C3N4, somodificirane z NiS15.Največja jakost fototoka modificiranega g-C3N4/0,25%RGO/3%NiS je 0,018 μA/cm2.Chen et al.proučevali CdSe-NiS z gostoto fototoka okoli 10 µA/cm2.16.Liu et al.sintetiziral kompozit CdS@NiS z gostoto fototoka 15 µA/cm218.Vendar o uporabi NiS za zaščito fotokatode še niso poročali.V naši raziskavi se je gostota fototoka TiO2 znatno povečala z modifikacijo NiS.Na sl.Slika 5 prikazuje spremembe v gostoti fototoka nerjavnega jekla 304 in nanokompozitov v pogojih vidne svetlobe in brez osvetlitve.Kot je prikazano na sl.304 nerjavno jeklo.Po pripravi kompozitov nikljevega sulfida je gostota fototoka večja kot pri čistih nanožicah TiO2.Gostota fototoka NiS doseže 220 μA/cm2, kar je 6,8-krat več kot pri nanožicah TiO2 (32 μA/cm2), ko je NiS 6-krat potopljen in odložen.Kot je prikazano na sl.Kot je prikazano na sliki 5b, je bila gostota fototoka med nanokompozitom Ag/NiS/TiO2 in nerjavnim jeklom 304 znatno višja kot med čistim TiO2 in nanokompozitom NiS/TiO2, ko je bila vklopljena pod ksenonsko žarnico.Na sl.Slika 5b prikazuje tudi učinek koncentracije AgNO na gostoto fototoka med fotoredukcijo.Pri koncentraciji srebrovega nitrata 0,1 M njegova gostota fototoka doseže 410 μA/cm2, kar je 12,8-krat več kot pri nanožicah TiO2 (32 μA/cm2) in 1,8-krat več kot pri nanokompozitih NiS/TiO2.Na vmesniku nanokompozita Ag/NiS/TiO2 se oblikuje električno polje heterojunkcije, ki olajša ločevanje fotogeneriranih elektronov od lukenj.
Spremembe gostote fototoka elektrode iz nerjavečega jekla 304 z (a) nanokompozitom NiS/TiO2 in (b) nanokompozitom Ag/NiS/TiO2 z osvetlitvijo in brez nje (λ > 400 nm).
Tako po 6 ciklih imerzijskega nanašanja nikljevega sulfida v 0,1 M koncentriranega srebrovega nitrata gostota fototoka med nanokompoziti Ag/NiS/TiO2 in nerjavnim jeklom 304 doseže 410 μA/cm2, kar je več kot pri nasičenem kalomelu.elektrode doseže -925 mV.Pod temi pogoji lahko nerjavno jeklo 304 v kombinaciji z Ag/NiS/TiO2 zagotovi najboljšo katodno zaščito.
Na sl.Slika 6 prikazuje površinske elektronske mikroskopske slike nanožic čistega titanovega dioksida, kompozitnih nanodelcev nikljevega sulfida in nanodelcev srebra pod optimalnimi pogoji.Na sl.6a, d prikazujeta čiste nanožice TiO2, pridobljene z enostopenjsko anodizacijo.Površinska porazdelitev nanožic iz titanovega dioksida je enakomerna, strukture nanožic so blizu druga drugi, porazdelitev velikosti por pa je enakomerna.Sliki 6b in e sta elektronski mikrofotografiji titanovega dioksida po 6-kratni impregnaciji in nanosu kompozitov nikljevega sulfida.Iz elektronske mikroskopske slike, povečane 200.000-krat na sliki 6e, je razvidno, da so kompozitni nanodelci nikljevega sulfida relativno homogeni in imajo veliko velikost delcev približno 100–120 nm v premeru.Nekatere nanodelce je mogoče opaziti v prostorskem položaju nanožic, nanožice titanovega dioksida pa so jasno vidne.Na sl.6c, f prikazujejo elektronsko mikroskopske slike nanokompozitov NiS/TiO2 pri koncentraciji AgNO 0,1 M. V primerjavi s sl.6b in sl.6e, sl.6c in sl.6f prikazujejo, da so nanodelci Ag naneseni na površino kompozitnega materiala, pri čemer so nanodelci Ag enakomerno porazdeljeni s premerom približno 10 nm.Na sl.Slika 7 prikazuje prečni prerez nanofilmov Ag/NiS/TiO2, izpostavljenih 6 ciklom nanašanja NiS s potapljanjem pri koncentraciji AgNO3 0,1 M. Iz slik z veliko povečavo je bila izmerjena debelina filma 240-270 nm.Tako so nanodelci niklja in srebrovega sulfida sestavljeni na površini nanožic TiO2.
Čisti TiO2 (a, d), nanokompoziti NiS/TiO2 s 6 cikli potapljanja NiS (b, e) in Ag/NiS/NiS s 6 cikli potapljanja NiS pri 0,1 M AgNO3 SEM slike nanokompozitov TiO2 (c, e).
Prerez nanofilmov Ag/NiS/TiO2, izpostavljenih 6 ciklom nanašanja NiS potapljanjem pri koncentraciji AgNO3 0,1 M.
Na sl.8 prikazuje površinsko porazdelitev elementov po površini nanokompozitov Ag/NiS/TiO2, dobljenih iz 6 ciklov nanašanja nikljevega sulfida s potapljanjem pri koncentraciji srebrovega nitrata 0,1 M. Površinska porazdelitev elementov kaže, da so bili zaznani Ti, O, Ni, S in Ag.z uporabo energijske spektroskopije.Po vsebnosti sta Ti in O najpogostejša elementa v porazdelitvi, medtem ko sta Ni in S približno enaka, vendar je njuna vsebnost precej nižja od Ag.Prav tako je mogoče dokazati, da je količina površinskih kompozitnih nanodelcev srebra večja od količine nikljevega sulfida.Enakomerna porazdelitev elementov na površini kaže, da sta nikelj in srebrov sulfid enakomerno vezana na površini nanožic TiO2.Dodatno smo izvedli rentgensko fotoelektronsko spektroskopsko analizo za analizo specifične sestave in stanja vezave snovi.
Porazdelitev elementov (Ti, O, Ni, S in Ag) nanokompozitov Ag/NiS/TiO2 pri koncentraciji AgNO3 0,1 M za 6 ciklov nanašanja NiS potapljanjem.
Na sl.Slika 9 prikazuje spektre XPS nanokompozitov Ag/NiS/TiO2, pridobljenih z uporabo 6 ciklov nanašanja nikljevega sulfida s potopitvijo v 0,1 M AgNO3, kjer sl.9a je celoten spekter, ostali spektri pa so visokoločljivi spektri elementov.Kot je razvidno iz celotnega spektra na sliki 9a, so bili v nanokompozitu najdeni absorpcijski vrhovi Ti, O, Ni, S in Ag, kar dokazuje obstoj teh petih elementov.Rezultati testa so bili v skladu z EDS.Presežni vrh na sliki 9a je vrh ogljika, uporabljen za korekcijo vezavne energije vzorca.Na sl.9b prikazuje energijski spekter visoke ločljivosti Ti.Absorpcijski vrhovi orbital 2p se nahajajo pri 459,32 in 465 eV, kar ustreza absorpciji orbital Ti 2p3/2 in Ti 2p1/2.Dva absorpcijska vrha dokazujeta, da ima titan valenco Ti4+, ki ustreza Ti v TiO2.
Spektri XPS meritev Ag/NiS/TiO2 (a) in spektri XPS visoke ločljivosti za Ti2p(b), O1s(c), Ni2p(d), S2p(e) in Ag 3d(f).
Na sl.9d prikazuje energijski spekter Ni visoke ločljivosti s štirimi absorpcijskimi vrhovi za orbitalo Ni 2p.Absorpcijski vrhovi pri 856 in 873,5 eV ustrezajo orbitalam Ni 2p3/2 in Ni 2p1/2 8.10, kjer absorpcijski vrhovi pripadajo NiS.Absorpcijski vrhovi pri 881 in 863 eV so za nikljev nitrat in so posledica reagenta nikljevega nitrata med pripravo vzorca.Na sl.9e prikazuje S-spekter visoke ločljivosti.Absorpcijski vrhovi orbital S 2p se nahajajo pri 161,5 in 168,1 eV, kar ustreza orbitalam S 2p3/2 in S 2p1/2 21, 22, 23, 24. Ta dva vrha pripadata spojinam nikljevega sulfida.Absorpcijski vrhovi pri 169,2 in 163,4 eV so za reagent natrijev sulfid.Na sl.9f prikazuje spekter Ag visoke ločljivosti, v katerem se 3d orbitalni absorpcijski vrhovi srebra nahajajo pri 368,2 oziroma 374,5 eV, dva absorpcijska vrha pa ustrezata absorpcijskima orbitama Ag 3d5/2 in Ag 3d3/212, 13. Vrhovi na teh dveh mestih dokazujejo, da nanodelci srebra obstajajo v stanju elementarnega srebra ver.Tako so nanokompoziti sestavljeni pretežno iz Ag, NiS in TiO2, kar je bilo ugotovljeno z rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo, ki je dokazala, da so se nanodelci niklja in srebrovega sulfida uspešno združili na površini nanožic TiO2.
Na sl.10 prikazuje UV-VIS razpršene odbojne spektre sveže pripravljenih nanožic TiO2, nanokompozitov NiS/TiO2 in nanokompozitov Ag/NiS/TiO2.Hkrati ima nanokompozit povečano UV absorpcijo, kar je povezano z ozko pasovno vrzeljo nikljevega sulfida.Čim ožja je pasovna vrzel, tem nižja je energijska pregrada za elektronske prehode in večja je stopnja izkoristka svetlobe.Absorpcijska valovna dolžina nanožic TiO2 se bistveno ne izboljša v primerjavi z ozko pasovno vrzeljo kompozitnih nanodelcev NiS.svetloba, ki izboljša sposobnost materiala za ustvarjanje fotoelektronov.
UV/Vis difuzni odbojni spektri svežih nanožic TiO2, nanokompozitov NiS/TiO2 in nanokompozitov Ag/NiS/TiO2.
Na sl.11 prikazuje mehanizem fotokemične korozijske odpornosti nanokompozitov Ag/NiS/TiO2 pri obsevanju z vidno svetlobo.Na podlagi potencialne porazdelitve srebrovih nanodelcev, nikljevega sulfida in prevodnega pasu titanovega dioksida je predlagan možen zemljevid mehanizma odpornosti proti koroziji.Ker je potencial prevodnega pasu nanosrebra negativen v primerjavi z nikljevim sulfidom in je potencial prevodnega pasu nikljevega sulfida negativen v primerjavi s titanovim dioksidom, je smer toka elektronov približno Ag→NiS→TiO2→304 nerjavno jeklo.Ko je svetloba obsevana površino nanokompozita, lahko zaradi učinka površinske plazmonske resonance nanosrebra nanosrebro hitro ustvari fotogenerirane luknje in elektrone, fotogenerirani elektroni pa se zaradi vzbujanja hitro premaknejo iz položaja valenčnega pasu v položaj prevodnega pasu.Titanov dioksid in nikljev sulfid.
Shematski diagram fotoelektrokemičnega protikorozijskega postopka nanokompozitov Ag/NiS/TiO2 v vidni svetlobi.
V tem delu so bili nanodelci niklja in srebrovega sulfida sintetizirani na površini nanožic TiO2 s preprosto metodo potopitve in fotoredukcije.Izvedena je bila serija študij katodne zaščite nanokompozitov Ag/NiS/TiO2 na nerjavnem jeklu 304.Na podlagi morfoloških značilnosti, analize sestave in analize lastnosti absorpcije svetlobe so bili narejeni naslednji glavni zaključki:
S številom ciklov impregnacije-nanašanja nikljevega sulfida 6 in koncentracijo srebrovega nitrata za fotoredukcijo 0,1 mol/l so imeli nastali nanokompoziti Ag/NiS/TiO2 boljši katodni zaščitni učinek na nerjavno jeklo 304.V primerjavi z nasičeno kalomelno elektrodo zaščitni potencial doseže -925 mV, zaščitni tok pa 410 μA/cm2.
Na vmesniku nanokompozita Ag/NiS/TiO2 se oblikuje električno polje heterojunkcije, ki izboljša ločevalno moč fotogeneriranih elektronov in lukenj.Hkrati se poveča učinkovitost izkoriščanja svetlobe in razširi obseg absorpcije svetlobe iz ultravijoličnega v vidno območje.Nanokompozit bo po 4 ciklih še vedno ohranil svoje prvotno stanje z dobro stabilnostjo.
Eksperimentalno pripravljeni nanokompoziti Ag/NiS/TiO2 imajo enakomerno in gosto površino.Nanodelci nikljevega sulfida in srebra so enakomerno sestavljeni na površini nanožic TiO2.Kompozitni kobaltov ferit in nanodelci srebra so visoke čistosti.
Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN Fotokatodni zaščitni učinek filmov TiO2 za ogljikovo jeklo v 3 % raztopinah NaCl. Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN Fotokatodni zaščitni učinek filmov TiO2 za ogljikovo jeklo v 3 % raztopinah NaCl. Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN Učinek fotokatodne zaščite plenoka TiO2 za ogljikotvorne kovine v 3 % raztopini NaCl. Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN Učinek fotokatodne zaščite filmov TiO2 za ogljikovo jeklo v 3 % raztopinah 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 Fotokatodna zaščita ogljikotvornih kovin s tonkimi folijami TiO2 v 3 % raztopini NaCl. Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN Fotokatodna zaščita ogljikovega jekla s tankimi plastmi TiO2 v 3 % raztopini NaCl.Electrochem.Acta 50, 3401–3406 (2005).
Li, J., Lin, CJ, Lai, YK & Du, RG Fotogenerirana katodna zaščita rožastega, nanostrukturiranega, N-dopiranega TiO2 filma na nerjavnem jeklu. Li, J., Lin, CJ, Lai, YK & Du, RG Fotogenerirana katodna zaščita rožastega, nanostrukturiranega, N-dopiranega TiO2 filma na nerjavnem jeklu. 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.surfanje Plašč.tehnologija 205, 557–564 (2010).
Zhou, MJ, Zeng, ZO & Zhong, L. Lastnosti fotogenerirane katodne zaščite prevleke TiO2/WO3 nano velikosti. Zhou, MJ, Zeng, ZO & Zhong, L. Lastnosti fotogenerirane katodne zaščite prevleke TiO2/WO3 nano velikosti.Zhou, MJ, Zeng, ZO in Zhong, L. Fotogenerirane katodne zaščitne lastnosti nanosnega premaza 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 in Zhong L. Fotogenerirane katodne zaščitne lastnosti nano-TiO2/WO3 prevlek.koros.znanost.51, 1386–1397 (2009).
Park, H., Kim, KY & Choi, W. Fotoelektrokemijski pristop za preprečevanje korozije kovin z uporabo polprevodniške fotoanode. Park, H., Kim, KY & Choi, W. Fotoelektrokemijski pristop za preprečevanje korozije kovin z uporabo polprevodniške fotoanode.Park, H., Kim, K.Yu.in Choi, V. Fotoelektrokemični pristop k preprečevanju korozije kovin z uporabo polprevodniške fotoanode. 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.in Choi V. Fotoelektrokemične metode za preprečevanje korozije kovin z uporabo polprevodniških fotoanod.J. Fizika.Kemični.V. 106, 4775–4781 (2002).
Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Študija o hidrofobnem nano-TiO2 premazu in njegovih lastnostih za zaščito kovin pred korozijo. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Študija o hidrofobnem nano-TiO2 premazu in njegovih lastnostih za zaščito kovin pred korozijo. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Raziskovanje hidrofobnega premaza iz nano-TiO2 in njegove lastnosti za zaščito kovin pred korozijo. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Raziskava hidrofobnega nano-TiO2 premaza in njegovih lastnosti za zaščito kovin pred korozijo. 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的研究。 Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Študija 疵水 nano-titanovega dioksidnega premaza in njegovih lastnosti za zaščito kovin pred korozijo. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Hidrofobne obloge iz nano-TiO2 in njihove lastnosti za zaščito kovin pred korozijo. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. Hidrofobni premazi nano-TiO2 in njihove protikorozijske lastnosti za zaščito kovin.Electrochem.Acta 50, 5083–5089 (2005).
Yun, H., Li, J., Chen, HB & Lin, CJ Študija o N, S in Cl-modificiranih nano-TiO2 prevlekah za zaščito nerjavnega jekla pred korozijo. Yun, H., Li, J., Chen, HB & Lin, CJ Študija o N, S in Cl-modificiranih nano-TiO2 prevlekah za zaščito nerjavnega jekla pred korozijo.Yun, H., Li, J., Chen, HB in Lin, SJ Raziskava nano-TiO2 prevlek, modificiranih z dušikom, žveplom in klorom za zaščito nerjavnega jekla pred korozijo. 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的研究。 Yun, H., Li, J., Chen, HB & Lin, CJ N、S和Cl Yun, H., Li, J., Chen, HB & Lin, CJ Pokritje N, S in Cl, modificirani nano-TiO2, za zaščito pred korozijo nerjavečega jekla. Yun, H., Li, J., Chen, HB & Lin, CJ Nano-TiO2 modificirani N, S in Cl premazi za zaščito pred korozijo nerjavnega jekla.Electrochem.Letnik 52, 6679–6685 (2007).
Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ Lastnosti fotokatodne zaščite tridimenzionalnih mrežnih filmov iz titanatnih nanožic, pripravljenih s kombinirano sol-gel in hidrotermalno metodo. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ Lastnosti fotokatodne zaščite tridimenzionalnih mrežnih filmov iz titanatnih nanožic, pripravljenih s kombinirano sol-gel in hidrotermalno metodo. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ Fotokatodne zaščitne lastnosti trehmernih nastavljenih plenokov titanatnih nanoproduktov, pripravljenih s kombiniranim zol-gelom in hidrotermično metodo. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ Fotokatodne zaščitne lastnosti tridimenzionalnih mrežastih filmov titanatnih nanožic, pripravljenih s kombinirano sol-gel in hidrotermalno metodo. Zhu, Yf, DU, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ 溶胶-凝胶 和 水热 水热 法制 三维钛酸 盐纳 米线 网络 网络 薄膜 的 的 光 阴 阴 极 极 保护 性能。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 性能。 性能。。 性能 性能 性能 性能 性能 性能 Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ in Lin, CJ.Zaščitne lastnosti 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电影. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ Fotokatodne zaščitne lastnosti trehmernih tonkih ploskev iz setki nanoproduktov titanata, pripravljenega zol-gela in hidrotermičnih metod. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ Fotokatodne zaščitne lastnosti tridimenzionalnih tankih filmov mreže titanatnih nanožic, pripravljenih s sol-gel in hidrotermalnimi metodami.elektrokemija.komunicirati 12, 1626–1629 (2010).
Lee, JH, Kim, SI, Park, SM & Kang, M. Fotokatalitični sistem TiO2, občutljiv na pn heterospoj, za učinkovito fotoredukciju ogljikovega dioksida v metan. Lee, JH, Kim, SI, Park, SM & Kang, M. Fotokatalitski sistem TiO2, občutljiv na pn heterospoj, za učinkovito fotoredukcijo ogljikovega dioksida v metan.Lee, JH, Kim, SI, Park, SM in Kang, M. Fotokatalitski sistem TiO2, občutljiv na pn-heterospoj NiS za učinkovito fotoredukciju ogljikovega dioksida v metan. Lee, JH, Kim, SI, Park, SM in Kang, M. 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。 Lee, JH, Kim, SI, Park, SM in Kang, M.Lee, JH, Kim, SI, Park, SM in Kang, M. Fotokatalitski sistem TiO2, občutljiv na pn-heterospoj NiS za učinkovito fotoredukciju ogljikovega dioksida v metan.keramika.Tolmačenje.43, 1768–1774 (2017).
Wang, QZ et al.CuS in NiS delujeta kot kokatalizatorja za povečanje fotokatalitskega razvoja vodika na TiO2.Tolmačenje.J.Hydro.Energija 39, 13421–13428 (2014).
Liu, Y. & Tang, C. Izboljšanje fotokatalitskega razvoja H2 preko nanoplastnih filmov TiO2 s površinskim nalaganjem nanodelcev NiS. Liu, Y. & Tang, C. Izboljšanje fotokatalitskega razvoja H2 preko nanoplastnih filmov TiO2 s površinskim nalaganjem nanodelcev NiS.Liu, Y. in Tang, K. Izboljšanje fotokatalitskega sproščanja H2 v nanoplastnih filmih TiO2 s površinskim nalaganjem nanodelcev 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. in Tang, K. Izboljšana fotokatalitska proizvodnja vodika na tankih filmih nanolistov TiO2 z nanosom nanodelcev NiS na površino.las.J. Fizika.Kemični.A 90, 1042–1048 (2016).
Huang, XW & Liu, ZJ Primerjalna študija strukture in lastnosti nanožičnih filmov na osnovi Ti–O, pripravljenih z metodami anodizacije in kemične oksidacije. Huang, XW & Liu, ZJ Primerjalna študija strukture in lastnosti nanožičnih filmov na osnovi Ti–O, pripravljenih z metodami anodizacije in kemične oksidacije. Huang, XW & Liu, ZJ Primerjalna raziskava strukture in lastnosti nanoprovodnikov na osnovi Ti-O, pridobljenih metod anodiranja in kemičnega oksidiranja. Huang, XW & Liu, ZJ Primerjalna študija strukture in lastnosti filmov nanožic Ti-O, pridobljenih z metodami anodiziranja in kemične oksidacije. Huang, XW & Liu, ZJ 阳极氧化法和化学氧化法制备的Ti-O 基纳米线薄膜结构和性能的比较研究。 Huang, XW & Liu, ZJ 阳极oksidacija法和kemična oksidacija法priprava的Ti-O基基基小线struktura tankega filma和lastnost的primerjalne raziskave. Huang, XW & Liu, ZJ Primerjalna raziskava strukture in lastnosti tonkega plena iz nanoprovolokov na osnovi Ti-O, pridobljenega anodiranja in kemičnega oksidiranja. Huang, XW & Liu, ZJ Primerjalna študija strukture in lastnosti tankih plasti nanožic Ti-O, pripravljenih z anodizacijo in kemično oksidacijo.J. Alma mater.znanost tehnologija 30, 878–883 (2014).
Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR Ag in SnO2 sosenzibilizirane TiO2 fotoanode za zaščito 304SS pod vidno svetlobo. Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR Ag in SnO2 sosenzibilizirane TiO2 fotoanode za zaščito 304SS pod vidno svetlobo. Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR Ag in SnO2 so skupaj senzibilizirali fotoanode TiO2 za zaščito 304SS v vidnem svetu. Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR Ag in SnO2 so kosenzibilizirali fotoanode TiO2 za zaščito 304SS v vidni svetlobi. 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 Fotoanod TiO2, hkrati senzibiliziran Ag in SnO2, za zaščito 304SS v vidnem svetu. Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR Fotoanoda TiO2, sosenzibilizirana z Ag in SnO2 za zaščito pred vidno svetlobo 304SS.koros.znanost.82, 145–153 (2014).
Wen, ZH, Wang, N., Wang, J. & Hou, BR Ag in CoFe2O4 sosenzibilizirana nanožica TiO2 za fotokatodno zaščito 304 SS pod vidno svetlobo. Wen, ZH, Wang, N., Wang, J. & Hou, BR Ag in CoFe2O4 sosenzibilizirana nanožica TiO2 za fotokatodno zaščito 304 SS pod vidno svetlobo.Wen, ZH, Wang, N., Wang, J. in Howe, BR Ag in CoFe2O4 sosenzibilizirana z nanožico TiO2 za zaščito fotokatode iz 304 SS v vidni svetlobi. 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 进行光阴极保护。 Wen, ZH, Wang, N., Wang, J. & Hou, BR AgWen, ZH, Wang, N., Wang, J. in Howe, BR Ag in CoFe2O4 soobčutljive nanožice TiO2 za zaščito fotokatode 304 SS v vidni svetlobi.Tolmačenje.J. Elektrokemija.znanost.13, 752–761 (2018).
Bu, YY & Ao, JP Pregled tankih polprevodniških filmov za fotoelektrokemično katodno zaščito za kovine. Bu, YY & Ao, JP Pregled fotoelektrokemične katodne zaščite polprevodniških tankih plasti za kovine. Bu, YY & Ao, JP Pregled fotoelektrokemične katodne zaščite tonkih polprevodnikov za kovine. Bu, YY & Ao, JP Pregled fotoelektrokemične katodne zaščite polprevodniških tankih filmov za kovine. 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 metalizacija 光电视光阴极电影电影电影电视设计。 Bu, YY & Ao, JP Pregled kovinske fotoelektrokemijske katodne zaščite tonkih polprevodnikov. Bu, YY & Ao, JP Pregled kovinske fotoelektrokemične katodne zaščite tankih polprevodniških filmov.Okolje zelene energije.2, 331–362 (2017).