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1、纳米TiO_2涂层的制备及其在金属腐蚀防护中的应用第28卷第1期2007年1月腐蚀与防护CORROSION&PROTECTIONVol.28 No.1January2007纳米TiO2涂层的制备及其在金属腐蚀防护中的应用肖正伟1,曾振欧1,赵国鹏2,田志斌2(1.华南理工大学化学科学学院,广州510641;2.广州市二轻工业科学技术研究所,广州510170)摘 要:介绍比较了在金属表面上制备纳米TiO2涂层的物理、化学方法及各种制备方法,并对纳米TiO2复合涂层用于金属防腐蚀的作用和制备方法及纳米TiO2涂层应用前景进行了阐
2、述。关键词:TiO2;腐蚀防护;光电化学;纳米中图分类号:TG174.44文献标识码:B文章编号:10052748X(2007)0120033204PREPARATIONANDAPPLICATIONOFNANO2TiO2COATINGSFORCORROSIONPROTCTIONOFMETALSXIAOZheng2wei1,ZENGZhen2ou1,Guo2,2(1.CollegeofChemistryScience,SouthChinaUniversity,,China;———————————————————————————————
3、————————————————2.GuangzhouEtsingPlating,China)Abstract:Themethodsofofonmetalsarereviewed.TheadvantagesanddisadvantagesofThemechanismandapplicationofTiO2coatingonmetalsforKeyw:2;Corrosionprotection;Photoelectrochemistry;Nanometer0 引 言纳米TiO2属于半导体材料,化学性质稳定、无毒、禁带宽、制备方式简单多
4、样。纳米TiO2材料在污水处理、空气净化、玻璃自清洁、太阳能转换等领域已有一定的实际应用,在金属腐蚀防护方面也有诱人的应用前景,是当前纳米科技的应用研究热点。纳米TiO2涂层用作金属腐蚀防护主要是利用TiO2的光电化学特性,日本的Tsujikwa小组[1-7]和Fu2jishima小组[8-13]分别进行了深入细致的研究工作,取得了一定进展[14-17],但目前仍处于理论研究阶段,国内[19-24]也有一些应用TiO2涂层提高金属耐蚀性的文献报道。本文主要介绍在金属表面上制备纳米TiO2涂层的方法,纳米TiO2涂层用于金属腐蚀防护的
5、作用原理与应用前景。在受到紫外光(波长小于387nm)的照射下,就会产生光生电子(e-)与空穴(h+),电子与空穴可以与TiO2表面的多种物质作用。纳米TiO2涂层与金属基体相连接时,产生的电子注入到金属基体使其电位低于腐蚀电位从而阻止金属腐蚀[8](如图1所示),空穴则与TiO2表面的H2O、OH-等发生反应生成活性基团。纳米TiO2利用光电化学特性抑制金属腐蚀相当于阴极保护,与牺牲性阳极不同的是TiO2本身不发生———————————————————————————————————————————————溶解。纳米TiO2可作为
6、一种永久性的防腐蚀涂层,其寿命远高于其它防腐蚀技术。1 纳米TiO2涂层及其制备方法纳米TiO2是一种良好的光催化半导体材料,收稿日期:2006203220;修订日期:2006204226基金项目:广东省科技攻关项目(2005B16001028);广州市科技攻关引导项目(055Z108002)图1 TiO2涂层在金属防腐蚀中的作用示意图[8]制备纳米TiO2材料的制备有多种化学方法和物理方法。制备用于金属腐蚀防护的纳米TiO2涂层的化学方法主要有溶胶凝胶法、液相沉积法、喷雾热分解法、直接涂覆法;物理方法主要是溅射法等。?33?肖正伟
7、等:纳米TiO2涂层的制备及其在金属腐蚀防护中的应用1.1 溶胶凝胶法位,而且涂层还具有一定的自清洁作用。1.4 直接涂覆法溶胶凝胶法是利用钛的醇盐(或无机盐)在有机溶剂、水和抑制剂等的作用下,水解生成溶胶溶液,陈化后采用提拉、旋涂或喷涂等方法施于基材上,再干燥、热处理得到纳米TiO2涂层。溶胶凝胶法通过控制溶胶的粘度和重复操作步骤可以得到不同厚度的纳米TiO2涂层。该方法制备的纳米TiO2涂层纯度高,均匀,合成温度较低,反应条件容———————————————————————————————————————————————易控制,
8、制备工艺简单,无需贵重仪器设备。溶胶凝胶法可以在形状复杂的基体表面和各种耐温基体(如玻璃、陶瓷、金属等)上成膜,制备的纳米TiO2涂层掺杂容易。然而溶胶凝胶的纳米TiO2涂层需要在一定)下进行热处理,这会对金属基体温度(400～600
