Ti表面Ag/g-C3N4共敏化TiO2纳米膜的构筑及其光电化学行为

doi:10.11900/0412.1961.2024.00099

金属学报 DOI: 10.11900/0412.1961.2024.00099

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Ti表面Ag/g-C3N4共敏化TiO2纳米膜的构筑及其光电化学行为

官自超^1,2 胡娟^1,3 时海燕¹ 董士刚⁴ 刘亚安⁵王霞¹ 金飘¹ 杜荣归¹

1 厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室厦门 361005

2 中海油常州涂料化工研究院有限公司常州 213016

3 国家增材制造产品质量检验检测中心无锡 214101

4 厦门大学能源学院厦门 361102

5 常州大学材料科学与工程学院常州 213164

Fabrication and photoelectrochemical properties of Ag/g-C3N4 Co-sensitized TiO2 Nanotube Composite Film on Ti Substrate

GUAN Zichao ^1,2, HU Juan^1,3, SHI Haiyan ¹, DONG Shigang ⁴, Liu Yaan ⁵, WANG Xia ¹, JIN Piao ¹, DU Ronggui ¹

1 State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces, College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China.

2 CNOOC Changzhou Paint and Coatings Industry Research Institute Co. Ltd., Changzhou 213016, China

3 National Center of Inspection on Additive Manufacturing Products Quality, Wuxi 214101, China

4 College of Energy, Xiamen University, Xiamen 361102, China

5 School of Materials Science and Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164, China

引用本文:

官自超胡娟时海燕刘亚安王霞金飘董士刚杜荣归. Ti表面Ag/g-C3N4共敏化TiO2纳米膜的构筑及其光电化学行为[J]. 金属学报, 10.11900/0412.1961.2024.00099.

全文: PDF(3530 KB)

摘要: 为提高Ti基体表面TiO2半导体膜的光电化学性质，本工作依次通过化学气相沉积和化学浴沉积法在预先用阳极氧化法于Ti表面构筑的TiO2纳米管阵列膜表面负载g-C3N4和Ag，获得了高性能的Ag/g-C3N4共敏化的TiO2纳米管复合膜并应用于对金属的光电化学阴极保护。相较于TiO2纳米管膜，经Ag/g-C3N4共敏化后，Ag/g-C3N4/TiO2复合膜的光吸收范围扩展到可见光区，光学性质显著增强。白光照射下，复合膜在含0.2 mol?L-1 NaOH的含50% (体积百分数)乙二醇的水溶液中光电流密度达到纯TiO2纳米膜的11倍，表现出优良的光电化学性能。Ti表面Ag/g-C3N4/TiO2纳米管复合膜作为光阳极能使403不锈钢在0.5 mol?L-1 NaCl溶液中的电极电位相对于腐蚀电位降低530 mV，具有显著增强的光电化学阴极保护效应，对控制不锈钢腐蚀发挥了良好作用。

关键词 ： Ti, 阳极氧化, 化学气相沉积, 化学浴沉积, TiO2纳米管, g-C3N4,, Ag, 光电化学阴极保护

Abstract：Photoelectrochemical cathodic protection for metals based on the special photoelectrochemical properties of TiO2 semicondutor films is a novel corrosion protection technique and has promising prospects. In this work, based on the anodized TiO2 nanotube array film on a Ti foil, a Ag/g-C3N4 co-sensitized TiO2 nanotube composite film was constructed by the simplified chemical vapor deposition and chemical bath deposition to improve the photoelectrochemical performances of the TiO2 composite film for applications in photoelectrochemical cathodic protection. The results showed that the light absorption and photoelectrochemical performances of the Ag/g-C3N4/TiO2 composite film were significantly improved in comparison with the pure TiO2 nanotube array film. The light absorption of the composite film was extended to the visible light region, and the separation efficiency of photogenerated electrons and holes was improved. Under white light irradiation, the photocurrent density of the composite film in an aqueous solution with 50% (volume percent) ethylene glycol and 0.2 mol?L-1 NaOH reached 135 μA?cm-2, which was 11 times that of the pure TiO2 film, and the composite film on the Ti surface as a photoanode could reduce the electrode potential of 403 stainless steel in a 0.5 mol?L-1 NaCl solution by 530 mV, showing an evidently enhanced photoelectrochemical cathodic protection effect on the steel.

Key words： Ti, anodic oxidation, chemical vapor deposition, chemical bath deposition, TiO2 nanotube, g-C3N4, Ag, photocathodic protection

收稿日期: 2024-04-08

ZTFLH:

TG174.41

基金资助:国家自然科学基金

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https://www.ams.org.cn/CN/Y0/V/I/0

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