表面氟化纳米结构半导体涂层制备及其对钢铁光电化学保护机理研究

金属的半导体光电化学防腐蚀方法由于只需光催化剂、阳光、空气和水等，具有成本低和寿命长等优点，展现出广阔的潜在应用前景。本项目拟采用电化学刻蚀制备表面氟化纳米结构半导体涂层并进行详细表征，研究钢铁在典型腐蚀环境下的光电化学防腐蚀行为。在此基础上，综合应用多种电化学测试方法，特别是结合电化学阻抗谱、暂态光电压和光电流以及表面分析检测手段，对半导体纳米结构涂层中光生电子的传输动力学，光电化学防腐蚀机理进行系统深入研究。探索制备高效、稳定的表面氟化纳米结构半导体涂层。为揭示钢铁光电化学保护机理和光致缓蚀技术的实际应用奠定坚实的基础，为其它金属材料的半导体光电化学防腐蚀研究提供借鉴，具有重要的理论价值和潜在的广泛的应用前景。

金属的半导体光电化学防腐蚀方法由于只需光催化剂、阳光、空气和水等，具有成本低和寿命长等优点，展现出潜在的广阔应用前景。本项目采用电化学和现场氟化的方法制备了高光电活性、稳定的表面氟化纳米结构氧化钛等半导体涂层（光阳极），实现了对Q235B碳钢在典型腐蚀介质中的光电化学保护。构建了高效、稳定、充分利用可见光的联吡啶钌染料可再生的光敏化新体系，实现了对铜的光电化学保护。同时，首次建立了定量区分超氧自由基与光生空穴、光生空穴与羟基自由基、染料自由基与超氧自由基氧化典型电子供体机理的新方法。在此基础上，综合运用多种电化学测试方法和表面分析检测手段，揭示了表面氟化氧化钛纳米结构电极中光生载流子产生、分离、复合及传输等规律以及金属的光电化学防腐蚀机理，提出了表面氟化电极性能提高的机理，定量地确定了金属的光电化学防腐蚀体系的速率限制步骤是低光生电荷分离效率，关联了氟化电极性质，动力学参数等与钢铁的防腐蚀行为之间的关系。为钢铁等金属的光电化学保护技术的实际应用奠定了坚实的基础，为其它半导体光电化学防腐蚀体系和光催化反应机理研究提供了借鉴，具有重要的理论价值和潜在的应用前景。研究工作按照资助项目计划执行，并取得了较好的成果。三年来，已公开发表SCI收录论文6篇（影响因子均大于4.8），在投和撰稿论文不少于6篇，国内会议论文报告或墙报5次，培养博士研究生2名（1名已毕业），硕士研究生2名（1名已毕业）。