电解质对TiO2纳米管阵列膜光生阴极保护效应的影响

doi:10.7503/cjcu20130080

高等学校化学学报 ›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (10): 2408.doi: 10.7503/cjcu20130080

电解质对TiO₂纳米管阵列膜光生阴极保护效应的影响

张娟, 朱燕峰, 郭亚, 徐璐, 漆海清, 周剑章, 杜荣归, 林昌健

厦门大学化学化工学院化学系, 固体表面物理化学国家重点实验室, 厦门 361005

收稿日期:2013-01-23 出版日期:2013-10-10 发布日期:2013-10-10
作者简介:杜荣归,男,教授,博士生导师,主要从事腐蚀电化学和材料电化学研究.E-mail:rgdu@xmu.edu.cn
基金资助:
国家高技术研究发展专项基金(批准号:2009AA03Z327)和国家自然科学基金(批准号:21073151, 21173177和21021002)资助.

Influence of Electrolytes on the Photocathodic Protection Effect of TiO₂ Nanotube Films for Stainless Steel

ZHANG Juan, ZHU Yan-Feng, GUO Ya, XU Lu, QI Hai-Qing, ZHOU Jian-Zhang, DU Rong-Gui, LIN Chang-Jian

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

Received:2013-01-23 Online:2013-10-10 Published:2013-10-10

摘要/Abstract

摘要：

基于光电化学测试考察了光电解池中电解质(NaNO₃, NaCl, Na₂SO₄, Na₂S和NaOH)的种类和浓度对阳极氧化法制备的锐钛矿型TiO₂膜电极光电性能的影响, 并解释了其作用机理.结果表明, 电解质捕获空穴的能力顺序为Na₂S>NaOH>Na₂SO₄>NaCl>NaNO₃.Na₂S和NaOH在溶液中具有协同作用, 当两者组成混合溶液并且浓度均为0.5 mol/L时, 更有利于TiO₂膜光生电子-空穴对的分离和光电转化性能的提高.当0.5 mol/L NaCl溶液中的403不锈钢(403SS)与0.5 mol/L Na₂S+0.5 mol/L NaOH混合溶液中的TiO₂膜电极耦连时, 光照膜电极可使403SS的电极电位负移约650 mV, 具有良好的光生阴极保护效应.当切断光源时, 在该混合液中TiO₂膜也能对403SS起到一定的阴极保护作用.

关键词: TiO₂纳米管阵列膜, 电解质, 空穴捕获剂, 光生阴极保护

Abstract:

The effect of the concentration and the variety of electrolytes(NaNO₃, NaCl, Na₂SO₄, Na₂S, NaOH) in a photoelectrolytic cell on photoelectrochemical properties of a TiO₂ nanotube film prepared by an anodic oxidation method was studied by photoelectrochemical measurements. The results show that the trend of different electrolytes for capturing photogenerated holes is Na₂S>NaOH>Na₂SO₄>NaCl>NaNO₃. Due to the synergistic effect of Na₂S and NaOH in a solution, when the concentrations of Na₂S and NaOH were both 0.5 mol/L, the photogenerated electron-hole pairs could be more effectively separated. The potential of 403 stainless steel in a 0.5 mol/L NaCl solution coupled with the TiO₂ film electrode in a 0.5 mol/L Na₂S+0.5 mol/L NaOH solution decreased by 650 mV under white-light irradiation, indicating the film could provide a good photocathodic protection effect on the steel by the assistance of the electrolyte solution. After the light was cut off, the 403 stainless steel also could be protected to a certain extent by the TiO₂ film.

Key words: TiO₂ nanotube film, Electrolyte, Hole scavenger, Photocathodic protection

中图分类号:

O646

TrendMD:

张娟, 朱燕峰, 郭亚, 徐璐, 漆海清, 周剑章, 杜荣归, 林昌健. 电解质对TiO₂纳米管阵列膜光生阴极保护效应的影响. 高等学校化学学报, 2013, 34(10): 2408.

ZHANG Juan, ZHU Yan-Feng, GUO Ya, XU Lu, QI Hai-Qing, ZHOU Jian-Zhang, DU Rong-Gui, LIN Chang-Jian. Influence of Electrolytes on the Photocathodic Protection Effect of TiO₂ Nanotube Films for Stainless Steel. Chem. J. Chinese Universities, 2013, 34(10): 2408.

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电解质对TiO₂纳米管阵列膜光生阴极保护效应的影响

Influence of Electrolytes on the Photocathodic Protection Effect of TiO₂ Nanotube Films for Stainless Steel

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