[发明专利]一种钨酸铋/羟基氧化铟复合光电极及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种钨酸铋/羟基氧化铟复合光电极及其制备方法和应用，属于防腐材料技术领域。本发明采用热蒸发法在基底的表面沉积Bi₂O₃，经煅烧得到Bi₂WO₆光电极，再经电化学沉积法引入InOOH，有利于促进Bi₂WO₆光电极的载流子分离和转移，大幅降低了载流子的复合速率，最终制备得到的Bi₂WO₆/InOOH复合光电极对太阳能光谱具有较强的光响应，能够有效捕获可见光，且能有效加速电极界面的水氧化速率。将本发明提供的Bi₂WO₆/InOOH复合光电极用于碳钢防腐，能够促使光生电子在碳钢表面的有效集聚，有效提升光生电子向碳钢的注入效率，使碳钢的自腐蚀电位负移，从而增强碳钢的抗腐蚀能力。

技术领域

本发明涉及防腐材料技术领域，尤其涉及一种钨酸铋/羟基氧化铟复合光电极及其制备方法和应用。

背景技术

碳钢的腐蚀电势较低，耐腐蚀能力较弱，因此迫切需要开展碳钢防腐蚀的相关技术研究。光电化学防腐技术作为一种新型的腐蚀防护技术，能够利用n型半导体在光照条件下产生的光生电子注入到碳钢基体上，使其电势低于腐蚀电势，从而使碳钢进入不发生腐蚀的阴极保护区。该过程不牺牲半导体电极，理论上其具有较长的使用寿命，且太阳光能量取之不尽用之不竭，是一种重要的绿色防护方法。

在光电阴极防护方面，研究者们探讨了多种半导体光电极材料对碳钢的光致阴极保护的可能性，但目前仍主要局限于TiO₂半导体。虽然TiO₂结构稳定，成本低，但TiO₂仅能吸收波长400nm以下的紫外光，难以有效利用太阳能中的可见光部分。基于此，开发可见光半导体光电极成为解决该问题的一种有效途径。近年来，Bi₂WO₆作为一种常见的半导体材料被人们广泛研究，其带隙为2.7eV，窄于TiO₂的带隙，可以在可见光区域发生光能响应，但是，Bi₂WO₆作为半导体电极难以有效驱动水氧化，不利于碳钢的光生阴极保护，这是因为在光照条件下，电子和空穴同时产生，如果空穴无法氧化水，则电子易与空穴复合，导致电子难以转移至碳钢基体上，从而不利于碳钢的光生阴极保护。因此，如何提高Bi₂WO₆半导体电极表面的水氧化动力学是提高Bi₂WO₆光生阴极防腐的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钨酸铋/羟基氧化铟复合光电极及其制备方法和应用，本发明采用热蒸发法在基底的表面沉积Bi₂O₃，经煅烧得到Bi₂WO₆光电极，再经电化学沉积法引入InOOH，最终制备得到的Bi₂WO₆/InOOH复合光电极对太阳能光谱具有较强的光响应，且能有效加速电极界面水氧化速率，促使光生电子在碳钢表面的有效集聚，显著提升了碳钢的抗腐蚀能力。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种钨酸铋/羟基氧化铟复合光电极的制备方法，包括以下步骤：

采用热蒸发法在基底的表面沉积Bi₂O₃，得到Bi₂O₃光电极；

将钨酸铵的乙二醇溶液滴涂在所述Bi₂O₃光电极的表面，之后进行煅烧，得到Bi₂WO₆光电极；

将硝酸铟、高氯酸钠和水混合，得到电解质溶液；