[发明专利]用于钢筋光电阴极保护的光阳极膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种用于钢筋光电阴极保护的光阳极膜及其制备方法和应用，属于金属材料的缓蚀技术领域，制备方法包括如下步骤：步骤一，通过水热反应在导电基底上生成TiO₂纳米线薄膜；步骤二，通过二次水热反应在TiO₂纳米线薄膜上生成Ce₂S₃，制备得到TiO₂‑Ce₂S₃；步骤三，通过光诱导还原法生成Ag‑TiO₂‑Ce₂S₃。本发明制备得到的复合薄膜作为海工混凝土结构钢筋光电阴极保护光阳极覆膜进行应用，可增强可见光的吸收利用，提高了光的利用效率，可显著增强了对海工混凝土结构钢筋光电阴极保护的光催化活性，实现海洋工程混凝土钢筋的高效光电阴极保护。

技术领域

本发明属于海洋工程混凝土结构金属材料的缓蚀技术领域，具体涉及用于海工混凝土结构钢筋光电阴极保护的光阳极膜及其制备方法和应用。

背景技术

由于长期处于海水、海风等环境中，海工钢筋混凝土通常会遭到腐蚀并破坏，且维修很难甚至有时无法维修。因此，海工混凝土结构的长期防腐是迫切需要解决的问题。这对海洋资源的开发、海工构筑物的建设、海军现代化等都有重要意义。

阴极保护法的基本机理是利用了钢筋的电化学腐蚀原理，人为给钢筋施加负向电流，使局部电池的阴极区域达到其阳极开路电位，使钢筋表面电位相等，从而使腐蚀电流不再流动。阴极保护是对混凝土已经碳化或含有大量氯离子、混凝土保护层薄而透水透气、钢筋表面具有锈层等情况下所采取的被动防御措施。阴极保护分为牺牲阳极法和外加电流法。牺牲阳极工作原理简单，不需额外工作电源和供电设备、施工简单、工作性能稳定，其不足是保护年限较短、保护范围较小。因而，急需开发新型阴极保护技术。

光电阴极保护是一种较新的电化学防护技术，目前已在金属防护领域取得了很好的效果。其原理是，当半导体材料受到光照辐射时，价带电子被激发到导带，形成光生电子空穴的分离。如果半导体的导带电位比金属自腐蚀电位更负，那么光生电子便可以转移到与之形成电连接的金属上，并在该金属表面富集，从而实现对金属的阴极保护。该技术的最大特点是在常温常压下，仅利用半导体光电材料、光、空气和水就能实现对金属的抗腐蚀保护，因而，在腐蚀与防护领域显示出非常诱人的应用前景。

然而，目前光电阴极保护光阳极多采用TiO₂，然而TiO₂是紫外光响应，它不能与太阳光谱较好地匹配，因而不能有效地利用太阳能。更重要的是，光阳极半导体TiO₂导带电位较高，使得光生电子不能快速地转移或根本就无法转移到被保护的钢筋上，从而导致光电化学阴极保护效果不理想。

Ce₂S₃是一种窄带隙材料，常用于纳米颜料和光催化剂的制备。Ce₂S₃在可见光区域具有很高的吸收性，而且其导电电位较低，有望实现对海工混凝土结构中钢筋的阴极保护。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于钢筋光电阴极保护的光阳极膜及其制备方法和应用，以解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于钢筋光电阴极保护的光阳极膜的制备方法，制备方法具体包括如下步骤：

步骤一，通过水热反应在洁净的导电基底上生成TiO₂纳米线薄膜；

步骤二，通过二次水热反应在TiO₂纳米线薄膜上生成Ce₂S₃，制备得到TiO₂-Ce₂S₃；