[发明专利]一种水热法制备的CaIn2

说明书

本发明涉及一种用于光生阴极保护的纳米复合膜光阳极材料，尤其是涉及一种水热法制备的纳米复合膜光阳极材料(CaIn₂S₄/In₂S₃/TiO₂复合膜光阳极)及其方法。本发明采用水热法在钙源、铟源和硫源作用下对TiO₂纳米管列阵进行修饰，使CaIn₂S₄/In₂S₃负载至TiO₂纳米管列阵上形成CaIn₂S₄/In₂S₃/TiO₂纳米复合膜光阳极材料。通过该方法制备CaIn₂S₄/In₂S₃/TiO₂复合膜光阳极材料具有操作简单易行、安全可靠、性能稳定的特点。

技术领域

本发明涉及一种用于光生阴极保护的纳米复合膜光阳极材料，尤其 是涉及一种水热法制备的纳米复合膜光阳极材料(CaIn₂S₄/In₂S₃/TiO₂复合 膜光阳极)及其方法。

背景技术

腐蚀是(包括金属和非金属)在周围介质(水、空气、酸、碱、盐、溶 剂等)作用下产生损耗与破坏的过程。海洋材料作为海洋事业的基础与支 撑急需开发与利用，但在苛刻的海洋环境中海洋材料的防腐问题始终阻 碍其发展。一旦发生严重的腐蚀，海洋设施与装备将被迫提前结束服役， 进而增加投入成本。除减少服役年限外，金属腐蚀还会造成经济损失和 资源浪费、甚至引起严重的环境污染、引发灾难性的工程事故、危及老 百姓的人身财产安全等。从某种程度上来讲，由于材料腐蚀而造成的对 经济、资源、环境的影响，比材料本身的损失要大得多。目前，对于已 建成的钢结构的防腐手段主要有：金属表面涂层法、牺牲阳极保护法、 外接阴极保护法、腐蚀介质处理法等。但金属表面涂层常出现漏点和空隙，而且还有老化问题；牺牲阳极保护法要及时更换阳极件，经济损失 较大；外接阴极保护因需要持续的直流电源供应，不适用于海洋平台。 因此，急需探索一种新型的防腐技术。光生阴极保护因其具有较强的可 操作性、清洁、节约资源和不消耗电能的优点而被广泛关注。

TiO₂是一种非常理想的光电转换半导体材料，它良好的光电转换能 力、稳定的化学性质、无毒无害、造价低廉等特点，深受光电转换领域 研究者的青睐。但是TiO₂因能隙较宽而仅能在紫外光照射时才能被激发， 产生光电子，这导致其光利用率较低；另外，其光生载流子与空穴的复 合也较快，致使光量子效率较低，这些缺点限制了TiO₂在光生阴极领域的实际应用。为此，近年来大量科学家采用窄带隙的半导体修饰TiO₂的 方法，改善其光电性能。

不锈钢具有非常优异的耐腐蚀性能，在工业和海洋中都有广泛的应 用。如，工业用不锈钢管道、法兰、缆索；海洋环境中的不锈钢基座、 钢桩、船只、石油平台等。316L不锈钢常用于海洋环境中，然而不锈钢 在某些侵蚀性环境中使用时会遭受严重的腐蚀，如酸性环境、含氯环境 或高温条件。不锈钢在海洋环境中腐蚀主要是因为海洋环境中富含大量的氯离子，氯离子半径极小容易通过致密氧化膜的细小孔隙，到达金属 表面形成可溶性化合物；另外，氯离子优先吸附于钝化膜表面，把氧排 斥掉后形成可溶性产物，从而加速不锈钢腐蚀。因此，对不锈钢的腐蚀 控制技术仍有必要经行探究开发利用。

发明内容

本发明的目的提供一种水热法制备CaIn₂S₄/In₂S₃/TiO₂纳米复合膜光 阳极材料的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：