[发明专利]光生阴极保护层状双金属氢氧化物薄膜的制备方法及用途

说明书

本发明公开了光生阴极保护层状双金属氢氧化物薄膜的制备方法及用途。将金属基体浸没在含特定的不同种类混合金属盐溶液中，于三电极体系中进行沉积，以金属基体作为工作电极，铂片电极作为辅助电极，在金属基体上施加阴极电位，金属表面发生局部碱化反应，使不同金属离子以氢氧化物形式共沉积在金属基体表面。采用该方法制备的LDHs薄膜与金属结合力良好，厚度可达微米级，解决了采用传统水热技术在金属表面难以直接沉积结合力良好的LDHs的不足。本发明提供的上述特定种类的电沉积LDHs的制备方法，其工艺简单，耗时短，具有良好的光生阴极保护能力，有望取代传统二氧化钛，在光生阴极保护领域实现广泛应用。

技术领域

本发明涉及光生阴极保护领域，尤其涉及一种耗时短、组成成分可调且具有良好光生阴极保护功能的层状双金属氢氧化物的电沉积制备方法及用途。

背景技术

层状双金属氢氧化物（Layered Double Hydroxides, LDHs）又名水滑石，属于阴离子型层状化合物，是一类阴离子粘土，层间的阴离子具有可交换性。三价M³⁺阳离子通过对水镁石层中的一些二价M²⁺阳离子进行同晶取代后产生带正电荷的片状结构，通过在这些片状结构之间的水合夹层通道中插入阴离子来平衡正电荷。通过不同的M²⁺和M³⁺以及层间阴离子（A^n-）组合和化学计量系数的变化，就能产生大量的同构材料。在金属防腐蚀、药物输送、光学或磁性装置、生物传感器、气体膜分离和多相催化等领域中具有多种应用，并具有巨大的发展潜力。同时，一部分LDHs也是半导体材料，Li Xue等（Chem.Commun.,2014, 50,2301-2303）报道NiAl LDHs可作为光催化剂实现有效降解甲基橙染料。

光生阴极保护技术由于其环境友好、无需外加电流等优点，近年来在金属腐蚀防护领域被广泛应用。TiO₂由于遇酸、碱稳定、来源广泛等优势，已被应用在光生阴极保护领域之中。但是因为TiO₂的禁带宽度大(3.2eV)（吸收波长位于紫外区），而紫外光在太阳光中占量较少，仅有3％~5％，极大的降低了TiO₂光生阴极保护在实际应用中的使用效果。并且传统的TiO₂制备过程一般需要对二氧化钛进行400℃以上的高温处理，过程较为复杂且耗能。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提出光生阴极保护层状双金属氢氧化物薄膜的制备方法及用途。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种光生阴极保护层状双金属氢氧化物薄膜的制备方法，包括如下步骤：

1）金属基体经打磨、除油、清洗、干燥后，待用；

2）混合金属盐溶液配制：50~100mL去离子水中加入总量为0.1~5g 的金属M硝酸盐、金属N硝酸盐，搅拌，待用；M和N不相同；

3）在三电极电解槽中加入配制好的混合金属盐溶液，Ag/AgCl作为参比电极，步骤1）中得到的金属基体作为工作电极，铂网作为对电极，进行电沉积；

4）电沉积后用去离子水清洗金属表面，烘干。

步骤2）中所述的金属M、N的组合包括：CoFe、NiAl、ZnFe、NiFe、MgFe、ZnCr。

步骤2）中所述的电沉积为阴极电沉积，沉积电位为-0.7~-1.9 V。

步骤2）中所述的电沉积的沉积时间为1~5 min。

步骤2）中所述的电沉积的温度20~60 ℃。

所用的金属基体为铁、铜、镍，及上述金属的合金。