გმადლობთ, რომ ეწვიეთ Nature.com-ს. თქვენს მიერ გამოყენებულ ბრაუზერის ვერსიას CSS-ის შეზღუდული მხარდაჭერა აქვს. საუკეთესო გამოცდილებისთვის გირჩევთ გამოიყენოთ განახლებული ბრაუზერი (ან გამორთოთ თავსებადობის რეჟიმი Internet Explorer-ში). ამასობაში, მხარდაჭერის უწყვეტი უზრუნველყოფის მიზნით, საიტს სტილებისა და JavaScript-ის გარეშე ვაჩვენებთ.
TiO2 არის ნახევარგამტარი მასალა, რომელიც გამოიყენება ფოტოელექტრული გარდაქმნისთვის. სინათლის გამოყენების გასაუმჯობესებლად, ნიკელის და ვერცხლის სულფიდის ნანონაწილაკები სინთეზირებული იქნა TiO2 ნანომავთულების ზედაპირზე მარტივი ჩაძირვისა და ფოტორედუქციის მეთოდით. ​​ჩატარდა Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების კათოდური დამცავი მოქმედების კვლევების სერია 304 უჟანგავ ფოლადზე და დამატებულია მასალების მორფოლოგია, შემადგენლობა და სინათლის შთანთქმის მახასიათებლები. შედეგები აჩვენებს, რომ მომზადებულ Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტებს შეუძლიათ უზრუნველყონ საუკეთესო კათოდური დაცვა 304 უჟანგავი ფოლადისთვის, როდესაც ნიკელის სულფიდით გაჟღენთვა-დალექვის ციკლების რაოდენობაა 6 და ვერცხლის ნიტრატის ფოტორედუქციის კონცენტრაცია არის 0.1M.
ბოლო წლებში მზის სხივების გამოყენებით ფოტოკათოდური დაცვისთვის n-ტიპის ნახევარგამტარების გამოყენება ცხელი თემა გახდა. მზის სხივებით აგზნებისას, ნახევარგამტარული მასალის ვალენტური ზოლიდან (VB) ელექტრონები აგზნდება გამტარ ზოლში (CB), რათა წარმოქმნას ფოტოგენერირებული ელექტრონები. თუ ნახევარგამტარის ან ნანოკომპოზიტის გამტარობის ზოლის პოტენციალი უფრო უარყოფითია, ვიდრე შეკავშირებული ლითონის თვითგადმოცემის პოტენციალი, ეს ფოტოგენერირებული ელექტრონები გადავა შეკავშირებული ლითონის ზედაპირზე. ელექტრონების დაგროვება გამოიწვევს ლითონის კათოდურ პოლარიზაციას და უზრუნველყოფს მასთან დაკავშირებული ლითონის კათოდურ დაცვას1,2,3,4,5,6,7. ნახევარგამტარული მასალა თეორიულად განიხილება, როგორც არასასარგებლო ფოტოანოდი, რადგან ანოდური რეაქცია არ აზიანებს თავად ნახევარგამტარულ მასალას, არამედ წყლის დაჟანგვას ფოტოგენერირებული ხვრელების ან ადსორბირებული ორგანული დამაბინძურებლების მეშვეობით, ან კოლექტორების არსებობას ფოტოგენერირებული ხვრელების დასაჭერად. რაც მთავარია, ნახევარგამტარულ მასალას უნდა ჰქონდეს CB პოტენციალი, რომელიც უფრო უარყოფითია, ვიდრე დაცული ლითონის კოროზიის პოტენციალი. მხოლოდ ამის შემდეგ შეუძლიათ ფოტოგენერირებული ელექტრონების გადასვლა ნახევარგამტარის გამტარობის ზოლიდან დაცულ ლითონში. ფოტოქიმიური კოროზიისადმი მდგრადობის კვლევები ფოკუსირებულია არაორგანულ n-ტიპის ნახევარგამტარულ მასალებზე ფართო ზოლური უფსკრულით (3.0–3.2EV)1,2,3,4,5,6,7, რომლებიც მგრძნობიარენი არიან მხოლოდ ულტრაიისფერი სინათლის მიმართ (< 400 ნმ), რაც ამცირებს სინათლის ხელმისაწვდომობას. ფოტოქიმიური კოროზიისადმი მდგრადობის კვლევები ფოკუსირებულია არაორგანულ n-ტიპის ნახევარგამტარულ მასალებზე ფართო ზოლური უფსკრულით (3.0–3.2EV)1,2,3,4,5,6,7, რომლებიც მგრძნობიარენი არიან მხოლოდ ულტრაიისფერი სინათლის მიმართ (< 400 ნმ), რაც ამცირებს სინათლის ხელმისაწვდომობას. Исследования стойкости к фотохимической коррозии были сосредоточены на неорганических полупроводниковых მატერიალები n-ტიპა ფართო ზონაში (3,0–3,2 EV)1,2,3,4,5,6,7,1,4,5,6,7. ультрафиолетовое излучение (< 400 ნმ), уменьшение доступности света. ფოტოქიმიური კოროზიისადმი მდგრადობის კვლევა ფოკუსირებულია n-ტიპის არაორგანულ ნახევარგამტარულ მასალებზე ფართო ზოლური უფსკრულით (3.0–3.2 EV)1,2,3,4,5,6,7, რომლებიც რეაგირებენ მხოლოდ ულტრაიისფერ გამოსხივებაზე (< 400 ნმ), შემცირებული სინათლის ხელმისაწვდომობით.光化学耐腐蚀性研究主要集中在具有宽带隙(3.0–3.2EV)1,2,3,4,5,6,7 的无机n型半导体材料上，这些材料仅对紫外光（<400 ნმ）有响应，减少光的可用光 化学 耐腐 蚀性 研究 主要 在 具有 宽带隙 宽带隙 宽带隙 (3.0–3.2 性) 1,7,6,3, 1,5,6,3 有n 型 材料 上 ， 这些 材料 仅 对 (<400 ნმ)有 有 有响应，减少光的可用性. Исследования стойкости к фотохимической коррозии во основното были сосредоточены на неорганических полупроводниковых материјали n-ტიპა ფართო ზონაში (3,0–3,2EV)1,2,3,4,5,6,7 УФ-излучению (<400 ნმ). ფოტოქიმიური კოროზიისადმი მდგრადობის კვლევა ძირითადად ფოკუსირებულია ფართო ზონური უფსკრულის (3.0–3.2EV)1,2,3,4,5,6,7 n-ტიპის არაორგანულ ნახევარგამტარულ მასალებზე, რომლებიც მგრძნობიარეა მხოლოდ ულტრაიისფერი გამოსხივების მიმართ (<400 ნმ).საპასუხოდ, სინათლის ხელმისაწვდომობა მცირდება.
საზღვაო კოროზიისგან დაცვის სფეროში ფოტოელექტროქიმიური კათოდური დაცვის ტექნოლოგია მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. TiO2 არის ნახევარგამტარული მასალა, რომელსაც აქვს შესანიშნავი ულტრაიისფერი შთანთქმის და ფოტოკატალიზური თვისებები. თუმცა, სინათლის გამოყენების დაბალი სიჩქარის გამო, ფოტოგენერირებული ელექტრონული ხვრელები ადვილად რეკომბინირდება და არ შეიძლება მათი დაცვა ბნელ პირობებში. გონივრული და შესაძლებელი გადაწყვეტის მოსაძებნად საჭიროა შემდგომი კვლევა. ცნობილია, რომ TiO2-ის ფოტომგრძნობელობის გასაუმჯობესებლად შესაძლებელია ზედაპირის მოდიფიკაციის მრავალი მეთოდის გამოყენება, როგორიცაა Fe, N-ით დოპირება და Ni3S2, Bi2Se3, CdTe და ა.შ. შერევა. ამიტომ, TiO2 კომპოზიტი მაღალი ფოტოელექტრული გარდაქმნის ეფექტურობის მქონე მასალებით ფართოდ გამოიყენება ფოტოგენერირებული კათოდური დაცვის სფეროში.
ნიკელის სულფიდი ნახევარგამტარული მასალაა მხოლოდ 1.24 eV ვიწრო ზოლური უფსკრულით8.9. რაც უფრო ვიწროა ზოლური უფსკრული, მით უფრო ძლიერია სინათლის გამოყენება. ნიკელის სულფიდის ტიტანის დიოქსიდის ზედაპირთან შერევის შემდეგ, შესაძლებელია სინათლის გამოყენების ხარისხის გაზრდა. ტიტანის დიოქსიდთან შერწყმისას, მას შეუძლია ეფექტურად გააუმჯობესოს ფოტოგენერირებული ელექტრონებისა და ხვრელების გამოყოფის ეფექტურობა. ნიკელის სულფიდი ფართოდ გამოიყენება ელექტროკატალიზურ წყალბადის წარმოებაში, ბატარეებსა და დამაბინძურებლების დაშლაში8,9,10. თუმცა, მისი გამოყენება ფოტოკათოდური დაცვისთვის ჯერ არ არის აღწერილი. ამ კვლევაში, ვიწრო ზოლური უფსკრულის მქონე ნახევარგამტარული მასალა შეირჩა TiO2-ის სინათლის გამოყენების დაბალი ეფექტურობის პრობლემის გადასაჭრელად. ნიკელის და ვერცხლის სულფიდის ნანონაწილაკები TiO2 ნანომავთულების ზედაპირზე შეკავშირდა შესაბამისად ჩაძირვისა და ფოტორედუქციის მეთოდებით. Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტი აუმჯობესებს სინათლის გამოყენების ეფექტურობას და აფართოებს სინათლის შთანთქმის დიაპაზონს ულტრაიისფერი რეგიონიდან ხილულ რეგიონამდე. ამასობაში, ვერცხლის ნანონაწილაკების დალექვა Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტს ანიჭებს შესანიშნავ ოპტიკურ სტაბილურობას და სტაბილურ კათოდურ დაცვას.
თავდაპირველად, ექსპერიმენტებისთვის 0.1 მმ სისქის და 99.9%-იანი სისუფთავის ტიტანის ფოლგა დაიჭრა 30 მმ × 10 მმ ზომაზე. შემდეგ, ტიტანის ფოლგის თითოეული ზედაპირი 100-ჯერ გაპრიალდა 2500 მარცვლოვანი ქვიშაქაღალდით და შემდეგ თანმიმდევრულად გაირეცხა აცეტონით, აბსოლუტური ეთანოლით და გამოხდილი წყლით. ტიტანის ფირფიტა მოათავსეს 85°C-ის (ნატრიუმის ჰიდროქსიდი: ნატრიუმის კარბონატი: წყალი = 5:2:100) ნარევში 90 წუთის განმავლობაში, ამოიღეს და გარეცხეს გამოხდილი წყლით. ზედაპირი დამუშავებული იქნა HF ხსნარით (HF:H2O = 1:5) 1 წუთის განმავლობაში, შემდეგ მონაცვლეობით გაირეცხა აცეტონით, ეთანოლით და გამოხდილი წყლით და ბოლოს გაშრეს გამოსაყენებლად. ტიტანის დიოქსიდის ნანომავთულები სწრაფად დამზადდა ტიტანის ფოლგის ზედაპირზე ერთსაფეხურიანი ანოდირების პროცესით. ანოდირებისთვის გამოიყენება ტრადიციული ორელექტროდიანი სისტემა, სამუშაო ელექტროდი არის ტიტანის ფურცელი, ხოლო საპირისპირო ელექტროდი - პლატინის ელექტროდი. ტიტანის ფირფიტა მოათავსეთ 400 მლ 2 M NaOH ხსნარში ელექტროდის დამჭერებით. მუდმივი დენის წყაროს დენი სტაბილურია დაახლოებით 1.3 A-ზე. სისტემური რეაქციის დროს ხსნარის ტემპერატურა შენარჩუნებული იყო 80°C-ზე 180 წუთის განმავლობაში. ტიტანის ფურცელი ამოიღეს, გარეცხეს აცეტონით და ეთანოლით, გარეცხეს გამოხდილი წყლით და ბუნებრივად გააშრეს. შემდეგ ნიმუშები მოათავსეს მუფელის ღუმელში 450°C ტემპერატურაზე (გაცხელების სიჩქარე 5°C/წთ), შეინარჩუნეს მუდმივ ტემპერატურაზე 120 წუთის განმავლობაში და მოათავსეს საშრობ უჯრაში.
ნიკელის სულფიდ-ტიტანის დიოქსიდის კომპოზიტი მიღებულ იქნა მარტივი და მარტივი ჩაწოლითი დალექვის მეთოდით. ​​პირველ რიგში, ნიკელის ნიტრატი (0.03 M) გახსნეს ეთანოლში და გააჩერეს მაგნიტური მორევის ქვეშ 20 წუთის განმავლობაში, რათა მიღებულ იქნას ნიკელის ნიტრატის ეთანოლის ხსნარი. შემდეგ მოამზადეს ნატრიუმის სულფიდი (0.03 M) მეთანოლის შერეული ხსნარით (მეთანოლი:წყალი = 1:1). შემდეგ, ტიტანის დიოქსიდის ტაბლეტები მოათავსეს ზემოთ მომზადებულ ხსნარში, ამოიღეს 4 წუთის შემდეგ და სწრაფად გაირეცხეს მეთანოლისა და წყლის შერეული ხსნარით (მეთანოლი:წყალი=1:1) 1 წუთის განმავლობაში. ზედაპირის გაშრობის შემდეგ, ტაბლეტები მოათავსეს მუფელურ ღუმელში, გააცხელეს ვაკუუმში 380°C-ზე 20 წუთის განმავლობაში, გააცივეს ოთახის ტემპერატურამდე და გააშრეს. ციკლების რაოდენობა 2, 4, 6 და 8.
Ag ნანონაწილაკებმა მოდიფიცირება გაუკეთეს Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტებს ფოტორედუქციის მეთოდით12,13. შედეგად მიღებული Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტი მოათავსეს ექსპერიმენტისთვის აუცილებელ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარში. შემდეგ ნიმუშები 30 წუთის განმავლობაში დასხივდა ულტრაიისფერი სინათლით, მათი ზედაპირები გაიწმინდა დეიონიზებული წყლით და Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტები მიიღეს ბუნებრივი გაშრობის მეთოდით. ​​ზემოთ აღწერილი ექსპერიმენტული პროცესი ნაჩვენებია ნახაზ 1-ში.
Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტები ძირითადად დახასიათებულია ველის ემისიის სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპიით (FESEM), ენერგიის დისპერსიული სპექტროსკოპიით (EDS), რენტგენის ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპიით (XPS) და დიფუზური არეკვლის მეთოდით ულტრაიისფერ და ხილულ დიაპაზონებში (UV-Vis). FESEM ჩატარდა Nova NanoSEM 450 მიკროსკოპის გამოყენებით (FEI Corporation, აშშ). ამაჩქარებელი ძაბვა 1 კვ, ლაქის ზომა 2.0. მოწყობილობა იყენებს CBS ზონდს მეორადი და უკუგაფანტული ელექტრონების მისაღებად ტოპოგრაფიული ანალიზისთვის. ელექტრომაგნიტური ველი განხორციელდა Oxford X-Max N50 ელექტრომაგნიტური ველის სისტემის გამოყენებით (Oxford Instruments Technology Co., Ltd.) 15 კვ ამაჩქარებელი ძაბვით და 3.0 ლაქის ზომით. თვისებრივი და რაოდენობრივი ანალიზი დამახასიათებელი რენტგენის სხივების გამოყენებით. რენტგენის ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპია ჩატარდა Escalab 250Xi სპექტრომეტრზე (Thermo Fisher Scientific Corporation, აშშ), რომელიც მუშაობდა ფიქსირებული ენერგიის რეჟიმში 150 ვატიანი აგზნების სიმძლავრით და მონოქრომატული Al Kα გამოსხივებით (1486.6 eV), როგორც აგზნების წყარო. სრული სკანირების დიაპაზონი 0–1600 eV, საერთო ენერგია 50 eV, საფეხურის სიგანე 1.0 eV და უწმინდური ნახშირბადი (~284.8 eV) გამოყენებული იქნა შეკავშირების ენერგიის მუხტის კორექციის საცნობარო ნიშნულებად. ვიწრო სკანირებისთვის გამტარობის ენერგია იყო 20 eV 0.05 eV საფეხურით. დიფუზური არეკვლის სპექტროსკოპია ულტრაიისფერი-ხილული არეში ჩატარდა Cary 5000 სპექტრომეტრზე (Varian, აშშ) სტანდარტული ბარიუმის სულფატის ფირფიტით 10–80° სკანირების დიაპაზონში.
ამ ნაშრომში, 304 უჟანგავი ფოლადის შემადგენლობა (წონითი პროცენტი) არის 0.08 C, 1.86 Mn, 0.72 Si, 0.035 P, 0.029 s, 18.25 Cr, 8.5 Ni, ხოლო დანარჩენი არის Fe. 10 მმ x 10 მმ x 10 მმ 304 უჟანგავი ფოლადი, ეპოქსიდური ქოთნით დაფარული 1 სმ2 გამოჩენილი ზედაპირის ფართობით. მისი ზედაპირი დაიმუშავა 2400 მარცვლოვანი სილიციუმის კარბიდის ქვიშის ქაღალდით და გაირეცხა ეთანოლით. შემდეგ უჟანგავი ფოლადი დამუშავდა ულტრაიისფერით დეიონიზებულ წყალში 5 წუთის განმავლობაში და შემდეგ შეინახეს ღუმელში.
OCP ექსპერიმენტში, 304 უჟანგავი ფოლადი და Ag/NiS/TiO2 ფოტოანოდი მოთავსდა შესაბამისად კოროზიის უჯრედსა და ფოტოანოდის უჯრედში (სურ. 2). კოროზიის უჯრედი შეივსო 3.5%-იანი NaCl ხსნარით და 0.25 M Na2SO3 ჩაასხეს ფოტოანოდის უჯრედში ხვრელის სახით. ორი ელექტროლიტი გამოეყო ნარევიდან ნაფთოლის მემბრანის გამოყენებით. OCP გაიზომა ელექტროქიმიურ სამუშაო სადგურზე (P4000+, აშშ). საცნობარო ელექტროდი იყო გაჯერებული კალომელის ელექტროდი (SCE). სინათლის წყაროს გამოსასვლელში განთავსდა სინათლის წყარო (ქსენონის ნათურა, PLS-SXE300C, Poisson Technologies Co., Ltd.) და გამყოფი ფირფიტა 420, რაც ხილულ სინათლეს საშუალებას აძლევდა კვარცის მინის გავლით ფოტოანოდისკენ გაეტარებინა. 304 უჟანგავი ფოლადის ელექტროდი ფოტოანოდს სპილენძის მავთულით უკავშირდება. ექსპერიმენტის დაწყებამდე, 304 უჟანგავი ფოლადის ელექტროდი 2 საათის განმავლობაში დალბული იყო 3.5%-იან NaCl ხსნარში სტაბილური მდგომარეობის უზრუნველსაყოფად. ექსპერიმენტის დასაწყისში, როდესაც შუქი ჩართული და გამორთულია, ფოტოანოდის აღგზნებული ელექტრონები მავთულის მეშვეობით აღწევენ 304 უჟანგავი ფოლადის ზედაპირს.
ფოტოდენის სიმკვრივის ექსპერიმენტებში, 304SS და Ag/NiS/TiO2 ფოტოანოდები შესაბამისად კოროზიის უჯრედებსა და ფოტოანოდურ უჯრედებში მოათავსეს (სურ. 3). ფოტოდენის სიმკვრივე გაიზომა იმავე მოწყობილობაზე, როგორც OCP. 304 უჟანგავ ფოლადსა და ფოტოანოდს შორის ფოტოდენის ფაქტობრივი სიმკვრივის მისაღებად, პოტენციოსტატი გამოყენებული იქნა როგორც ნულოვანი წინაღობის ამპერმეტრი 304 უჟანგავი ფოლადისა და ფოტოანოდის დასაკავშირებლად არაპოლარიზებულ პირობებში. ამისათვის, ექსპერიმენტულ მოწყობილობაში საცნობარო და საპირისპირო ელექტროდები მოკლედ შეერთდა, ისე, რომ ელექტროქიმიური სამუშაო სადგური მუშაობდა როგორც ნულოვანი წინაღობის ამპერმეტრი, რომელსაც შეეძლო ნამდვილი დენის სიმკვრივის გაზომვა. 304 უჟანგავი ფოლადის ელექტროდი დაკავშირებულია ელექტროქიმიური სამუშაო სადგურის დამიწებასთან, ხოლო ფოტოანოდი დაკავშირებულია სამუშაო ელექტროდის დამჭერთან. ექსპერიმენტის დასაწყისში, როდესაც შუქი ჩართულია და გამორთულია, ფოტოანოდის აღგზნებული ელექტრონები მავთულის მეშვეობით აღწევს 304 უჟანგავი ფოლადის ზედაპირს. ამ დროს, 304 უჟანგავი ფოლადის ზედაპირზე ფოტოდენის სიმკვრივის ცვლილება შეიძლება შეინიშნოს.
304 უჟანგავ ფოლადზე ნანოკომპოზიტების კათოდური დაცვის მახასიათებლების შესასწავლად, შემოწმდა 304 უჟანგავი ფოლადისა და ნანოკომპოზიტების ფოტოიონიზაციის პოტენციალის ცვლილებები, ასევე ნანოკომპოზიტებსა და 304 უჟანგავ ფოლადებს შორის ფოტოიონიზაციის დენის სიმკვრივის ცვლილებები.
ნახ. 4-ზე ნაჩვენებია 304 უჟანგავი ფოლადისა და ნანოკომპოზიტების ღია წრედის პოტენციალის ცვლილებები ხილული სინათლის დასხივების და სიბნელის პირობებში. ნახ. 4ა-ზე ნაჩვენებია NiS-ის დალექვის დროის გავლენა ღია წრედის პოტენციალზე ჩაძირვით, ხოლო ნახ. 4ბ-ზე ნაჩვენებია ვერცხლის ნიტრატის კონცენტრაციის გავლენა ღია წრედის პოტენციალზე ფოტორედუქციის დროს. ნახ. 4ა-ზე ნაჩვენებია, რომ 304 უჟანგავ ფოლადთან შეერთებული NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტის ღია წრედის პოტენციალი მნიშვნელოვნად შემცირებულია ნათურის ჩართვის მომენტში ნიკელის სულფიდის კომპოზიტთან შედარებით. გარდა ამისა, ღია წრედის პოტენციალი უფრო უარყოფითია, ვიდრე სუფთა TiO2 ნანომავთულების, რაც მიუთითებს, რომ ნიკელის სულფიდის კომპოზიტი მეტ ელექტრონს წარმოქმნის და აუმჯობესებს ფოტოკათოდის დაცვის ეფექტს TiO2-ისგან. თუმცა, ექსპოზიციის ბოლოს, დატვირთვის გარეშე პოტენციალი სწრაფად იზრდება უჟანგავი ფოლადის დატვირთვის გარეშე პოტენციალამდე, რაც მიუთითებს, რომ ნიკელის სულფიდს არ აქვს ენერგიის დაგროვების ეფექტი. ჩაძირვით დალექვის ციკლების რაოდენობის გავლენა ღია წრედის პოტენციალზე შეიძლება შეინიშნოს ნახ. 4ა-ზე. 6-წუთიანი დალექვის დროს, ნანოკომპოზიტის უკიდურესი პოტენციალი აღწევს -550 mV-ს გაჯერებულ კალომელის ელექტროდთან შედარებით, ხოლო 6-ჯერ დალექილი ნანოკომპოზიტის პოტენციალი მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე ნანოკომპოზიტის პოტენციალი სხვა პირობებში. ამრიგად, 6 დალექვის ციკლის შემდეგ მიღებულმა NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტებმა უზრუნველყო 304 უჟანგავი ფოლადის საუკეთესო კათოდური დაცვა.
304 უჟანგავი ფოლადის ელექტროდის OCP-ის ცვლილებები NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების (ა) და Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების (ბ) გამოყენებისას განათებით და განათების გარეშე (λ > 400 ნმ).
როგორც ნახ. 4ბ-ზეა ნაჩვენები, 304 უჟანგავი ფოლადისა და Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების ღია წრედის პოტენციალი მნიშვნელოვნად შემცირდა სინათლის ზემოქმედებისას. ვერცხლის ნანონაწილაკების ზედაპირული დალექვის შემდეგ, ღია წრედის პოტენციალი მნიშვნელოვნად შემცირდა სუფთა TiO2 ნანომავთულებთან შედარებით. NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტის პოტენციალი უფრო უარყოფითია, რაც მიუთითებს, რომ TiO2-ის კათოდური დამცავი ეფექტი მნიშვნელოვნად უმჯობესდება Ag ნანონაწილაკების დალექვის შემდეგ. ღია წრედის პოტენციალი სწრაფად იზრდება ზემოქმედების ბოლოს და გაჯერებულ კალომელის ელექტროდთან შედარებით, ღია წრედის პოტენციალს შეუძლია -580 მვ-ს მიაღწიოს, რაც უფრო დაბალია, ვიდრე 304 უჟანგავი ფოლადის (-180 მვ). ეს შედეგი მიუთითებს, რომ ნანოკომპოზიტს აქვს ენერგიის დაგროვების შესანიშნავი ეფექტი ვერცხლის ნაწილაკების მის ზედაპირზე დალექვის შემდეგ. ნახ. 4ბ-ზე ასევე ნაჩვენებია ვერცხლის ნიტრატის კონცენტრაციის გავლენა ღია წრედის პოტენციალზე. ვერცხლის ნიტრატის 0.1 მ კონცენტრაციისას, გაჯერებულ კალომელის ელექტროდთან მიმართებაში შემზღუდველი პოტენციალი აღწევს -925 მვ-ს. 4 გამოყენების ციკლის შემდეგ, პოტენციალი პირველი გამოყენების შემდეგაც იმავე დონეზე დარჩა, რაც ნანოკომპოზიტის შესანიშნავ სტაბილურობაზე მიუთითებს. ამრიგად, 0.1 M ვერცხლის ნიტრატის კონცენტრაციისას, მიღებულ Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტს 304 უჟანგავ ფოლადზე საუკეთესო კათოდური დამცავი ეფექტი აქვს.
TiO2 ნანომავთულების ზედაპირზე NiS-ის დალექვა თანდათან უმჯობესდება NiS-ის დალექვის დროის ზრდასთან ერთად. როდესაც ხილული სინათლე ნანომავთულების ზედაპირს ეცემა, ნიკელის სულფიდის მეტი აქტიური ცენტრი აღგზნდება ელექტრონების გენერირებისთვის და ფოტოიონიზაციის პოტენციალი კიდევ უფრო მცირდება. თუმცა, როდესაც ნიკელის სულფიდის ნანონაწილაკები ჭარბად ილექება ზედაპირზე, აღგზნებული ნიკელის სულფიდი მცირდება, რაც ხელს არ უწყობს სინათლის შთანთქმას. ვერცხლის ნაწილაკების ზედაპირზე დალექვის შემდეგ, ვერცხლის ნაწილაკების ზედაპირული პლაზმონური რეზონანსის ეფექტის გამო, წარმოქმნილი ელექტრონები სწრაფად გადაეცემა 304 უჟანგავი ფოლადის ზედაპირს, რაც იწვევს შესანიშნავ კათოდური დაცვის ეფექტს. როდესაც ზედაპირზე ძალიან ბევრი ვერცხლის ნაწილაკი ილექება, ვერცხლის ნაწილაკები ფოტოელექტრონებისა და ხვრელების რეკომბინაციის წერტილად იქცევა, რაც ხელს არ უწყობს ფოტოელექტრონების გენერირებას. დასკვნის სახით, Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტებს შეუძლიათ უზრუნველყონ 304 უჟანგავი ფოლადის საუკეთესო კათოდური დაცვა 0.1 M ვერცხლის ნიტრატის ქვეშ ნიკელის სულფიდის 6-ჯერადი დალექვის შემდეგ.
ფოტოდენის სიმკვრივის მნიშვნელობა წარმოადგენს ფოტოგენერირებული ელექტრონებისა და ხვრელების გამყოფ ძალას და რაც უფრო დიდია ფოტოდენის სიმკვრივე, მით უფრო ძლიერია ფოტოგენერირებული ელექტრონებისა და ხვრელების გამყოფი ძალა. არსებობს მრავალი კვლევა, რომელიც აჩვენებს, რომ NiS ფართოდ გამოიყენება ფოტოკატალიზური მასალების სინთეზში მასალების ფოტოელექტრული თვისებების გასაუმჯობესებლად და ხვრელების გამოსაყოფად15,16,17,18,19,20. ჩენმა და სხვებმა შეისწავლეს კეთილშობილი ლითონებისგან თავისუფალი გრაფენი და g-C3N4 კომპოზიტები, რომლებიც თანამოდიფიცირებულია NiS15-თან. მოდიფიცირებული g-C3N4/0.25%RGO/3%NiS-ის ფოტოდენის მაქსიმალური ინტენსივობაა 0.018 μA/cm2. ჩენმა და სხვებმა შეისწავლეს CdSe-NiS დაახლოებით 10 µA/cm2.16 ფოტოდენის სიმკვრივით. ლიუმ და სხვებმა სინთეზირეს CdS@NiS კომპოზიტი 15 µA/cm218 ფოტოდენის სიმკვრივით. თუმცა, NiS-ის გამოყენება ფოტოკათოდის დასაცავად ჯერ არ არის აღწერილი. ჩვენს კვლევაში, TiO2-ის ფოტოდენის სიმკვრივე მნიშვნელოვნად გაიზარდა NiS2-ის მოდიფიკაციით. ნახ. 5-ზე ნაჩვენებია 304 უჟანგავი ფოლადისა და ნანოკომპოზიტების ფოტოდენის სიმკვრივის ცვლილებები ხილული სინათლის პირობებში და განათების გარეშე. როგორც ნაჩვენებია ნახ. 5ა-ზე, NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტის ფოტოდენის სიმკვრივე სწრაფად იზრდება სინათლის ჩართვის მომენტში და ფოტოდენის სიმკვრივე დადებითია, რაც მიუთითებს ელექტრონების ნაკადზე ნანოკომპოზიტიდან ზედაპირზე ელექტროქიმიური სამუშაო სადგურის გავლით. 304 უჟანგავი ფოლადი. ნიკელის სულფიდის კომპოზიტების მომზადების შემდეგ, ფოტოდენის სიმკვრივე აღემატება სუფთა TiO2 ნანომავთულების სიმკვრივეს. NiS2-ის ფოტოდენის სიმკვრივე აღწევს 220 μA/cm2-ს, რაც 6.8-ჯერ აღემატება TiO2 ნანომავთულების სიმკვრივეს (32 μA/cm2), როდესაც NiS 6-ჯერ ჩაეფლო და დაილექა. როგორც ნაჩვენებია ნახ. 5b-ზე ნაჩვენებია, რომ Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტსა და 304 უჟანგავ ფოლადს შორის ფოტოდენის სიმკვრივე მნიშვნელოვნად მაღალი იყო, ვიდრე სუფთა TiO2-სა და NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტს შორის, როდესაც ის ქსენონის ნათურაზე იყო ჩართული. ნახაზი 5b-ზე ასევე ნაჩვენებია AgNO კონცენტრაციის გავლენა ფოტოდენის სიმკვრივეზე ფოტორედუქციის დროს. ვერცხლის ნიტრატის 0.1 M კონცენტრაციისას, მისი ფოტოდენის სიმკვრივე აღწევს 410 μA/cm2-ს, რაც 12.8-ჯერ მეტია TiO2 ნანომავთულების (32 μA/cm2) და 1.8-ჯერ მეტია NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების სიმკვრივეზე. Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტის ინტერფეისზე წარმოიქმნება ჰეტეროშეერთების ელექტრული ველი, რაც ხელს უწყობს ფოტოგენერირებული ელექტრონების ხვრელებიდან გამოყოფას.
304 უჟანგავი ფოლადის ელექტროდის ფოტოდენის სიმკვრივის ცვლილებები (ა) NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტით და (ბ) Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტით განათებით და განათების გარეშე (λ > 400 ნმ).
ამგვარად, ნიკელის სულფიდის 0.1 M კონცენტრირებულ ვერცხლის ნიტრატში ჩაძირვის 6 ციკლის შემდეგ, Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტებსა და 304 უჟანგავ ფოლადს შორის ფოტოდენის სიმკვრივე აღწევს 410 μA/cm2-ს, რაც უფრო მაღალია, ვიდრე გაჯერებული კალომელის ელექტროდების. ამ პირობებში, 304 უჟანგავი ფოლადი Ag/NiS/TiO2-თან ერთად უზრუნველყოფს საუკეთესო კათოდური დაცვის უზრუნველყოფას.
ნახ. 6-ზე ნაჩვენებია სუფთა ტიტანის დიოქსიდის ნანომავთულების, კომპოზიტური ნიკელის სულფიდის ნანონაწილაკების და ვერცხლის ნანონაწილაკების ზედაპირული ელექტრონული მიკროსკოპის სურათები ოპტიმალურ პირობებში. ნახ. 6ა და დ-ზე ნაჩვენებია სუფთა TiO2 ნანომავთულები, რომლებიც მიღებულია ერთსაფეხურიანი ანოდიზაციით. ტიტანის დიოქსიდის ნანომავთულების ზედაპირული განაწილება ერთგვაროვანია, ნანომავთულების სტრუქტურები ერთმანეთთან ახლოსაა და ფორების ზომის განაწილებაც ერთგვაროვანია. ნახ. 6ბ და ე წარმოადგენს ტიტანის დიოქსიდის ელექტრონულ მიკროგრაფიებს ნიკელის სულფიდის კომპოზიტების 6-ჯერადი გაჟღენთვისა და დალექვის შემდეგ. ნახ. 6ე-ზე 200,000-ჯერ გადიდებული ელექტრონული მიკროსკოპული გამოსახულებიდან ჩანს, რომ ნიკელის სულფიდის კომპოზიტური ნანონაწილაკები შედარებით ერთგვაროვანია და აქვთ დიდი ნაწილაკების ზომა, დაახლოებით 100–120 ნმ დიამეტრით. ზოგიერთი ნანონაწილაკის დაკვირვება შესაძლებელია ნანომავთულების სივრცულ პოზიციაში და ტიტანის დიოქსიდის ნანომავთულები აშკარად ჩანს. ნახ. 6c, f-ზე ნაჩვენებია NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების ელექტრონულ მიკროსკოპული გამოსახულებები AgNO3-ის 0.1 M კონცენტრაციით. ნახ. 6b-სა და ნახ. 6e-სთან შედარებით, ნახ. 6c და ნახ. 6f-ზე ნაჩვენებია, რომ Ag ნანონაწილაკები დალექილია კომპოზიტური მასალის ზედაპირზე, Ag ნანონაწილაკები თანაბრად არის განაწილებული დაახლოებით 10 ნმ დიამეტრით. ნახ. 7-ზე ნაჩვენებია Ag/NiS/TiO2 ნანოფილმების განივი კვეთა, რომელიც დაექვემდებარა NiS2-ის დიპლომატიური დალექვის 6 ციკლს AgNO3-ის 0.1 M კონცენტრაციით. მაღალი გადიდების გამოსახულებებიდან, გაზომილი ფირის სისქე იყო 240-270 ნმ. ამრიგად, ნიკელის და ვერცხლის სულფიდის ნანონაწილაკები აწყობილია TiO2 ნანომავთულების ზედაპირზე.
TiO2 ნანოკომპოზიტების სუფთა TiO2 (a, d), NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტები NiS დიპლომატიური დალექვის 6 ციკლით (b, e) და Ag/NiS/NiS 6 ციკლით NiS დიპლომატიური დალექვის 0.1 M AgNO3-ზე, SEM გამოსახულებები (c, e).
Ag/NiS/TiO2 ნანოფილმების განივი კვეთი, რომელიც დაქვემდებარებული იყო NiS დიპლომატიური დალექვის 6 ციკლით 0.1 M AgNO3 კონცენტრაციით.
ნახ. 8-ზე ნაჩვენებია ელემენტების ზედაპირული განაწილება Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების ზედაპირზე, რომლებიც მიღებულია ნიკელის სულფიდის დიპლომატიური დალექვის 6 ციკლიდან ვერცხლის ნიტრატის 0.1 M კონცენტრაციით. ელემენტების ზედაპირული განაწილება აჩვენებს, რომ Ti, O, Ni, S და Ag აღმოჩენილი იქნა ენერგეტიკული სპექტროსკოპიის გამოყენებით. შემცველობის თვალსაზრისით, Ti და O განაწილებაში ყველაზე გავრცელებული ელემენტებია, ხოლო Ni და S დაახლოებით იგივეა, მაგრამ მათი შემცველობა გაცილებით დაბალია, ვიდრე Ag. ასევე შეიძლება დადასტურდეს, რომ ზედაპირული კომპოზიტური ვერცხლის ნანონაწილაკების რაოდენობა ნიკელის სულფიდზე მეტია. ელემენტების ერთგვაროვანი განაწილება ზედაპირზე მიუთითებს, რომ ნიკელი და ვერცხლის სულფიდი ერთგვაროვნად არის დაკავშირებული TiO2 ნანომავთულების ზედაპირზე. ნივთიერებების სპეციფიკური შემადგენლობისა და შეკავშირების მდგომარეობის გასაანალიზებლად დამატებით ჩატარდა რენტგენის ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპიული ანალიზი.
Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების ელემენტების (Ti, O, Ni, S და Ag) განაწილება AgNO3-ის 0.1 M კონცენტრაციისას NiS დიპლომატიური დალექვის 6 ციკლის განმავლობაში.
ნახ. 9-ზე ნაჩვენებია Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების XPS სპექტრები, რომლებიც მიღებულია ნიკელის სულფიდის დეპონირების 6 ციკლის გამოყენებით 0.1 M AgNO3-ში ჩაძირვით, სადაც ნახ. 9ა სრული სპექტრია, ხოლო დანარჩენი სპექტრები ელემენტების მაღალი გარჩევადობის სპექტრებია. როგორც ნახ. 9ა-ზე სრული სპექტრიდან ჩანს, ნანოკომპოზიტში აღმოჩენილია Ti, O, Ni, S და Ag შთანთქმის პიკები, რაც ადასტურებს ამ ხუთი ელემენტის არსებობას. ტესტის შედეგები შეესაბამება EDS-ს. ნახ. 9ა-ზე ჭარბი პიკი არის ნახშირბადის პიკი, რომელიც გამოიყენება ნიმუშის შეკავშირების ენერგიის კორექტირებისთვის. ნახ. 9ბ-ზე ნაჩვენებია Ti-ს მაღალი გარჩევადობის ენერგიის სპექტრი. 2p ორბიტალების შთანთქმის პიკები განლაგებულია 459.32 და 465 eV-ზე, რაც შეესაბამება Ti 2p3/2 და Ti 2p1/2 ორბიტალების შთანთქმას. ორი შთანთქმის პიკი ადასტურებს, რომ ტიტანს აქვს Ti4+ ვალენტობა, რაც შეესაბამება Ti-ს TiO2-ში.
Ag/NiS/TiO2 გაზომვების XPS სპექტრები (ა) და Ti2p(b), O1s(c), Ni2p(d), S2p(e) და Ag 3d(f)-ის მაღალი გარჩევადობის XPS სპექტრები.
ნახ. 9d-ზე ნაჩვენებია მაღალი გარჩევადობის Ni ენერგეტიკული სპექტრი Ni 2p ორბიტალის ოთხი შთანთქმის პიკით. შთანთქმის პიკები 856 და 873.5 eV-ზე შეესაბამება Ni 2p3/2 და Ni 2p1/2 8.10 ორბიტალებს, სადაც შთანთქმის პიკები ეკუთვნის NiS-ს. შთანთქმის პიკები 881 და 863 eV-ზე ნიკელის ნიტრატისთვისაა და გამოწვეულია ნიკელის ნიტრატის რეაგენტით ნიმუშის მომზადების დროს. ნახ. 9e-ზე ნაჩვენებია მაღალი გარჩევადობის S-სპექტრი. S 2p ორბიტალების შთანთქმის პიკები განლაგებულია 161.5 და 168.1 eV-ზე, რაც შეესაბამება S 2p3/2 და S 2p1/2 ორბიტალებს 21, 22, 23, 24. ეს ორი პიკი ეკუთვნის ნიკელის სულფიდის ნაერთებს. შთანთქმის პიკები 169.2 და 163.4 eV-ზე ნატრიუმის სულფიდის რეაგენტისთვისაა. ნახ. სურათი 9f გვიჩვენებს მაღალი გარჩევადობის Ag სპექტრს, რომელშიც ვერცხლის სამგანზომილებიანი ორბიტალური შთანთქმის პიკები განლაგებულია შესაბამისად 368.2 და 374.5 eV-ზე, ხოლო ორი შთანთქმის პიკი შეესაბამება Ag 3d5/2 და Ag 3d3/212, 13 შთანთქმის ორბიტებს. ამ ორ ადგილას არსებული პიკები ადასტურებს, რომ ვერცხლის ნანონაწილაკები არსებობს ელემენტარული ვერცხლის მდგომარეობაში. ამრიგად, ნანოკომპოზიტები ძირითადად შედგება Ag, NiS და TiO2-ისგან, რაც განისაზღვრა რენტგენის ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპიით, რომელმაც დაამტკიცა, რომ ნიკელის და ვერცხლის სულფიდის ნანონაწილაკები წარმატებით შერწყმულია TiO2 ნანომავთულების ზედაპირზე.
ნახ. 10-ზე ნაჩვენებია ახლად მომზადებული TiO2 ნანომავთულების, NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების და Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების ულტრაიისფერი-ხილული დიფუზური არეკვლის სპექტრები. ნახაზიდან ჩანს, რომ TiO2 ნანომავთულების შთანთქმის ზღვარი დაახლოებით 390 ნმ-ია და შთანთქმული სინათლე ძირითადად ულტრაიისფერ რეგიონშია კონცენტრირებული. ნახაზიდან ჩანს, რომ ნიკელისა და ვერცხლის სულფიდის ნანონაწილაკების ტიტანის დიოქსიდის ნანომავთულების 21, 22 ზედაპირზე შერწყმის შემდეგ, შთანთქმული სინათლე ვრცელდება ხილული სინათლის რეგიონში. ამავდროულად, ნანოკომპოზიტს აქვს გაზრდილი ულტრაიისფერი შთანთქმა, რაც ნიკელის სულფიდის ვიწრო ზოლურ უფსკრულთან არის დაკავშირებული. რაც უფრო ვიწროა ზოლური უფსკრული, მით უფრო დაბალია ელექტრონული გადასვლების ენერგეტიკული ბარიერი და მით უფრო მაღალია სინათლის გამოყენების ხარისხი. NiS/TiO2 ზედაპირის ვერცხლის ნანონაწილაკებთან შერევის შემდეგ, შთანთქმის ინტენსივობა და სინათლის ტალღის სიგრძე მნიშვნელოვნად არ გაზრდილა, ძირითადად ვერცხლის ნანონაწილაკების ზედაპირზე პლაზმონური რეზონანსის ეფექტის გამო. TiO2 ნანომავთულების შთანთქმის ტალღის სიგრძე მნიშვნელოვნად არ უმჯობესდება კომპოზიტური NiS ნანონაწილაკების ვიწრო ზოლურ უფსკრულთან შედარებით. შეჯამებისთვის, ტიტანის დიოქსიდის ნანომავთულების ზედაპირზე კომპოზიტური ნიკელის სულფიდის და ვერცხლის ნანონაწილაკების განთავსების შემდეგ, მისი სინათლის შთანთქმის მახასიათებლები მნიშვნელოვნად უმჯობესდება და სინათლის შთანთქმის დიაპაზონი გაფართოვდება ულტრაიისფერიდან ხილულ სინათლემდე, რაც აუმჯობესებს ტიტანის დიოქსიდის ნანომავთულების გამოყენების მაჩვენებელს. სინათლის შუქი აუმჯობესებს მასალის ფოტოელექტრონების გენერირების უნარს.
ახალი TiO2 ნანომავთულების, NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების და Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების ულტრაიისფერი/ხილული გამოსხივების დიფუზური არეკვლის სპექტრები.
ნახ. 11-ზე ნაჩვენებია Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების ფოტოქიმიური კოროზიისადმი მდგრადობის მექანიზმი ხილული სინათლის დასხივების ქვეშ. ვერცხლის ნანონაწილაკების, ნიკელის სულფიდის და ტიტანის დიოქსიდის გამტარობის ზოლის პოტენციური განაწილების საფუძველზე, შემოთავაზებულია კოროზიისადმი მდგრადობის მექანიზმის შესაძლო რუკა. რადგან ნანოვერცხლის გამტარობის ზოლის პოტენციალი უარყოფითია ნიკელის სულფიდთან შედარებით, ხოლო ნიკელის სულფიდის გამტარობის ზოლის პოტენციალი უარყოფითია ტიტანის დიოქსიდთან შედარებით, ელექტრონების ნაკადის მიმართულება დაახლოებით არის Ag→NiS→TiO2→304 უჟანგავი ფოლადი. როდესაც სინათლე დასხივდება ნანოკომპოზიტის ზედაპირზე, ნანოვერცხლის ზედაპირული პლაზმონური რეზონანსის ეფექტის გამო, ნანოვერცხლს შეუძლია სწრაფად წარმოქმნას ფოტოგენერირებული ხვრელები და ელექტრონები, ხოლო ფოტოგენერირებული ელექტრონები სწრაფად გადაადგილდებიან ვალენტური ზოლის პოზიციიდან გამტარობის ზოლის პოზიციაზე აგზნების გამო. ტიტანის დიოქსიდი და ნიკელის სულფიდი. რადგან ვერცხლის ნანონაწილაკების გამტარობა უფრო უარყოფითია, ვიდრე ნიკელის სულფიდის, ვერცხლის ნანონაწილაკების TS-ში ელექტრონები სწრაფად გარდაიქმნება ნიკელის სულფიდის TS-ად. ნიკელის სულფიდის გამტარობის პოტენციალი უფრო უარყოფითია, ვიდრე ტიტანის დიოქსიდის, ამიტომ ნიკელის სულფიდის ელექტრონები და ვერცხლის გამტარობა სწრაფად გროვდება ტიტანის დიოქსიდის CB-ში. გენერირებული ფოტოგენერირებული ელექტრონები 304 უჟანგავი ფოლადის ზედაპირს ტიტანის მატრიცის მეშვეობით აღწევენ, ხოლო გამდიდრებული ელექტრონები მონაწილეობენ 304 უჟანგავი ფოლადის კათოდურ ჟანგბადით აღდგენის პროცესში. ეს პროცესი ამცირებს კათოდურ რეაქციას და ამავდროულად თრგუნავს 304 უჟანგავი ფოლადის ანოდურ დაშლის რეაქციას, რითაც ხორციელდება უჟანგავი ფოლადის 304 კათოდური დაცვა. Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტში ჰეტეროშეერთების ელექტრული ველის ფორმირების გამო, ნანოკომპოზიტის გამტარობის პოტენციალი გადადის უფრო უარყოფით პოზიციაზე, რაც უფრო ეფექტურად აუმჯობესებს 304 უჟანგავი ფოლადის კათოდურ დაცვის ეფექტს.
Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების ფოტოელექტროქიმიური ანტიკოროზიული პროცესის სქემატური დიაგრამა ხილულ სინათლეში.
ამ ნაშრომში, ნიკელისა და ვერცხლის სულფიდის ნანონაწილაკები სინთეზირებული იქნა TiO2 ნანომავთულების ზედაპირზე მარტივი ჩაძირვისა და ფოტორედუქციის მეთოდით. ​​ჩატარდა კვლევების სერია Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტების კათოდური დაცვის შესახებ 304 უჟანგავ ფოლადზე. მორფოლოგიური მახასიათებლების, შემადგენლობის ანალიზისა და სინათლის შთანთქმის მახასიათებლების ანალიზის საფუძველზე, გაკეთდა შემდეგი ძირითადი დასკვნები:
ნიკელის სულფიდის 6-ის გაჟღენთვა-დალექვის რამდენიმე ციკლის და ფოტორედუქციისთვის ვერცხლის ნიტრატის 0.1 მოლ/ლ კონცენტრაციის გამოყენებით, მიღებულ Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტებს 304 უჟანგავ ფოლადზე უკეთესი კათოდური დამცავი ეფექტი ჰქონდათ. გაჯერებულ კალომელის ელექტროდთან შედარებით, დაცვის პოტენციალი -925 mV-ს აღწევს, ხოლო დაცვის დენი 410 μA/cm2-ს.
Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტის ინტერფეისზე წარმოიქმნება ჰეტეროშეერთების ელექტრული ველი, რაც აუმჯობესებს ფოტოგენერირებული ელექტრონებისა და ხვრელების გამყოფ ძალას. ამავდროულად, იზრდება სინათლის გამოყენების ეფექტურობა და სინათლის შთანთქმის დიაპაზონი გაფართოვდება ულტრაიისფერი არიდან ხილულ არეში. ნანოკომპოზიტი 4 ციკლის შემდეგაც შეინარჩუნებს თავის საწყის მდგომარეობას კარგი სტაბილურობით.
ექსპერიმენტულად მომზადებულ Ag/NiS/TiO2 ნანოკომპოზიტებს აქვთ ერთგვაროვანი და მკვრივი ზედაპირი. ნიკელის სულფიდის და ვერცხლის ნანონაწილაკები თანაბრად არის შედგენილი TiO2 ნანომავთულების ზედაპირზე. კომპოზიტური კობალტის ფერიტი და ვერცხლის ნანონაწილაკები მაღალი სისუფთავისაა.
ლი, მკ, ლუო, სზ, ვუ, პფ და შენ, ჯნ. TiO2 ფენების ფოტოკათოდური დაცვის ეფექტი ნახშირბადოვანი ფოლადისთვის 3%-იან NaCl ხსნარებში. ლი, მკ, ლუო, სზ, ვუ, პფ და შენ, ჯნ. TiO2 ფენების ფოტოკათოდური დაცვის ეფექტი ნახშირბადოვანი ფოლადისთვის 3%-იან NaCl ხსნარებში. Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN ფოტოკოტოდროული ეფექტი TiO2-ისთვის 3% დაშლილ NaCl-ში. ლი, მკ, ლუო, სზ, ვუ, პფ და შენი, ჯნ. TiO2 ფენების ფოტოკათოდური დაცვის ეფექტი ნახშირბადოვანი ფოლადისთვის 3%-იან NaCl ხსნარებში. Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN TiO2 薄膜在3% NaCl 溶液中对碳钢的光阴极保护效果。 Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN TiO2 薄膜在3% NaCl 溶液中对碳钢的光阴极保护效果。 Li, MC, Luo, SZ, Wu, PF & Shen, JN. ლი, მ.კ., ლუო, ს.ზ., ვუ, პ.ფ. და შენი, ჯ.ნ. ნახშირბადოვანი ფოლადის ფოტოკათოდური დაცვა TiO2 თხელი ფენებით 3%-იან NaCl ხსნარში.ელექტროქიმია. აქტა 50, 3401–3406 (2005).
ლი, ჯ., ლინი, სიჯეი, ლაი, ი.კ. და დუ, რ.გ. ყვავილის მსგავსი, ნანოსტრუქტურირებული, N-დოპირებული TiO2 ფირის ფოტოგენერირებული კათოდური დაცვა უჟანგავ ფოლადზე. ლი, ჯ., ლინი, სიჯეი, ლაი, ი.კ. და დუ, რ.გ. ყვავილის მსგავსი, ნანოსტრუქტურირებული, N-დოპირებული TiO2 ფირის ფოტოგენერირებული კათოდური დაცვა უჟანგავ ფოლადზე.ლი, ჯ., ლინი, ს.ჯ., ლაი, ი.კ. და დუ, რ.გ. ნანოსტრუქტურირებული, აზოტით დოპირებული TiO2 ფენის ყვავილის ფორმის ფოტოგენერირებული კათოდური დაცვა უჟანგავ ფოლადზე. Li, J., Lin, CJ, Lai, YK & Du, RG 花状纳米结构N 掺杂TiO2 薄膜在不锈钢上的光生阴极保护、 Li, J., Lin, CJ, Lai, YK & Du, RG.ლი, ჯ., ლინი, ს.ჯ., ლაი, ი.კ. და დუ, რ.გ. აზოტით დოპირებული TiO2 ყვავილის ფორმის ნანოსტრუქტურირებული თხელი ფენების ფოტოგენერირებული კათოდური დაცვა უჟანგავ ფოლადზე.სერფინგი. პალტო. ტექნოლოგია 205, 557–564 (2010).
ჟოუ, მ.ჯ., ზენგი, ზ.ო. და ჟონგი, ლ. ნანოზომის TiO2/WO3 საფარის ფოტოგენერირებული კათოდური დაცვის თვისებები. ჟოუ, მ.ჯ., ზენგი, ზ.ო. და ჟონგი, ლ. ნანოზომის TiO2/WO3 საფარის ფოტოგენერირებული კათოდური დაცვის თვისებები.ჟოუ, მ.ჯ., ზენგი, ზ.ო. და ჟონგი, ლ. TiO2/WO3 ნანომასშტაბიანი საფარის ფოტოგენერირებული კათოდური დამცავი თვისებები. Zhou, MJ, Zeng, ZO & Zhong, L. 纳米TiO2/WO3 涂层的光生阴极保护性能。 Zhou, MJ, Zeng, ZO & Zhong, L. 纳米TiO2/WO3 涂层的光生阴极保护性能。ჟოუ მ.ჯ., ზენგ ზ.ო. და ჟონგ ლ. ნანო-TiO2/WO3 საფარის ფოტოგენერირებული კათოდური დამცავი თვისებები.კოროსი. მეცნიერება. 51, 1386–1397 (2009).
პარკი, ჰ., კიმი, კენტუკი და ჩოი, ვ. ლითონის კოროზიის პრევენციის ფოტოელექტროქიმიური მიდგომა ნახევარგამტარული ფოტოანოდის გამოყენებით. პარკი, ჰ., კიმი, კენტუკი და ჩოი, ვ. ლითონის კოროზიის პრევენციის ფოტოელექტროქიმიური მიდგომა ნახევარგამტარული ფოტოანოდის გამოყენებით.პარკი, ჰ., კიმი, კ.იუ. და ჩოი, ვ. ლითონის კოროზიის პრევენციის ფოტოელექტროქიმიური მიდგომა ნახევარგამტარული ფოტოანოდის გამოყენებით. Park, H., Kim, KY & Choi, W. 使用半导体光阳极防止金属腐蚀的光电化学方法。 პარკი, ჰ., კიმი, კენტუკი და ჩოი, ვ.პარკ ჰ., კიმ კ.იუ. და ჩოი ვ. ნახევარგამტარული ფოტოანოდების გამოყენებით ლითონების კოროზიის თავიდან აცილების ფოტოელექტროქიმიური მეთოდები.ფიზიკის ჟურნ. ქიმია. ვ. 106, 4775–4781 (2002).
შენი, გ.ს., ჩენი, ი.ს., ლინი, ლ., ლინი, სი.ჯ. და სკანტლბერი, დ. ჰიდროფობიური ნანო-TiO2 საფარის და მისი თვისებების შესწავლა ლითონების კოროზიისგან დაცვის მიზნით. შენი, გ.ს., ჩენი, ი.ს., ლინი, ლ., ლინი, სი.ჯ. და სკანტლბერი, დ. ჰიდროფობიური ნანო-TiO2 საფარის და მისი თვისებების შესწავლა ლითონების კოროზიისგან დაცვის მიზნით. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. დ. შენი, გ.ს., ჩენი, ი.ს., ლინი, ლ., ლინი, სი.ჯ. და სკანტლბერი, დ. ჰიდროფობიური ნანო-TiO2 საფარის და მისი თვისებების კვლევა ლითონების კოროზიისგან დაცვისთვის. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, დ. შენი, GX, ჩენი, YC, ლინი, L., ლინი, CJ და სკანტლბერი, D. 疵水 ნანო-ტიტანის დიოქსიდის საფარის და მისი ლითონის კოროზიისგან დაცვის თვისებების შესწავლა. Shen, GX, Chen, YC, Lin, L., Lin, CJ & Scantlebury, D. შენი, გ.ს., ჩენი, ი.ს., ლინი, ლ., ლინი, სი.ჯ. და სკანტლბერი, დ. ნანო-TiO2-ის ჰიდროფობიური საფარი და მათი კოროზიისგან დამცავი თვისებები ლითონებისთვის.ელექტროქიმია. აქტა 50, 5083–5089 (2005).
იუნი, ჰ., ლი, ჯ., ჩენი, ჰ.ბ. და ლინი, სიჯეი. უჟანგავი ფოლადის კოროზიისგან დაცვის მიზნით გამოყენებული N, S და Cl-მოდიფიცირებული ნანო-TiO2 საფარების შესწავლა. იუნი, ჰ., ლი, ჯ., ჩენი, ჰ.ბ. და ლინი, სიჯეი. უჟანგავი ფოლადის კოროზიისგან დაცვის მიზნით გამოყენებული N, S და Cl-მოდიფიცირებული ნანო-TiO2 საფარების შესწავლა.იუნი, ჰ., ლი, ჯ., ჩენი, ჰ.ბ. და ლინი, ს.ჯ. უჟანგავი ფოლადის კოროზიისგან დაცვის მიზნით აზოტით, გოგირდით და ქლორით მოდიფიცირებული ნანო-TiO2 საფარის კვლევა. Yun, H., Li, J., Chen, HB & Lin, CJ N、S 和Cl 改性纳米二氧化钛涂层用于不锈钢腐蚀防护腐蚀防护穄穄 იუნი, ჰ., ლი, ჯ., ჩენი, ჰ.ბ. და ლინი, სიჯეი ნ., ს. და კლ. Yun, H., Li, J., Chen, HB & Lin, CJ Покрытия N, S და Cl, მოდიფიცირებულად ნანო-TiO2, მდგრადია კოროზიის ნერჟავეющей стали. იუნი, ჰ., ლი, ჯ., ჩენი, ჰ.ბ. და ლინი, სიჯეი. უჟანგავი ფოლადის კოროზიისგან დაცვისთვის განკუთვნილი ნანო-TiO2-ით მოდიფიცირებული N, S და Cl საფარი.ელექტროქიმია. ტომი 52, 6679–6685 (2007).
ჟუ, იფ., დუ, რ.გ., ჩენ, ვ., ცი, ჰ.კ. და ლინი, ს.ჯ. სამგანზომილებიანი ტიტანატის ნანომავთულების ქსელის ფირების ფოტოკათოდური დაცვის თვისებები, რომლებიც მომზადებულია ზოლ-გელისა და ჰიდროთერმული მეთოდის კომბინირებული გამოყენებით. ჟუ, იფ., დუ, რ.გ., ჩენ, ვ., ცი, ჰ.კ. და ლინი, ს.ჯ. სამგანზომილებიანი ტიტანატის ნანომავთულების ქსელის ფირების ფოტოკათოდური დაცვის თვისებები, რომლებიც მომზადებულია ზოლ-გელისა და ჰიდროთერმული მეთოდის კომბინირებული გამოყენებით. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ. ჟუ, იფ., დუ, რ.გ., ჩენ, ვ., ცი, ჰ.კ. და ლინი, ს.ჯ. ტიტანატის ნანომავთულების სამგანზომილებიანი ბადისებრი ფენების ფოტოკათოდური დამცავი თვისებები, რომლებიც მომზადებულია ზოლ-გელისა და ჰიდროთერმული მეთოდის კომბინაციით. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ溶胶-凝胶和水热法制备三维钛酸盐纳米线网络薄膜的光阴极保护性能。 Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ. დამცავი თვისებები 消铺-铲和水热法发气小水小水化用线线电视电器电影电影电影电影. Zhu, YF, Du, RG, Chen, W., Qi, HQ & Lin, CJ Fotocatodnыe svoeitnыe svoyties trehmernыh tonk plenok from sekti nanoprovolok titanata, pregatovlennыh zol-gel and gidrotermicheskime მეთოდი. ჟუ, იფ., დუ, რ.გ., ჩენ, ვ., ცი, ჰ.კ. და ლინი, ს.ჯ. ზოლ-გელისა და ჰიდროთერმული მეთოდებით მომზადებული სამგანზომილებიანი ტიტანატის ნანომავთულების ქსელის თხელი ფენების ფოტოკათოდური დაცვის თვისებები.ელექტროქიმია. communication 12, 1626–1629 (2010).
ლი, ჯ.ჰ., კიმი, ს.ი., პარკი, ს.მ. და კანგი, მ. pn ჰეტეროშეერთების NiS-სენსიბილიზებული TiO2 ფოტოკატალიზური სისტემა ნახშირორჟანგის მეთანად ეფექტური ფოტოაღდგენისთვის. ლი, ჯ.ჰ., კიმი, ს.ი., პარკი, ს.მ. და კანგი, მ. pn ​​ჰეტეროშეერთების NiS-სენსიბილიზებული TiO2 ფოტოკატალიზური სისტემა ნახშირორჟანგის მეთანად ეფექტური ფოტოაღდგენისთვის.ლი, ჯ.ჰ., კიმი, ს.ი., პარკი, ს.მ. და კანგი, მ. pn-ჰეტეროშეერთების NiS სენსიბილიზებული TiO2 ფოტოკატალიზური სისტემა ნახშირორჟანგის მეთანად ეფექტური ფოტოაღდგენისთვის. ლი, JH, კიმ, SI, პარკი, SM & Kang, M. 一种pn 异质结NiS 敏化TiO2光催化系统，用于将二氧化碳高效光还原为甲烷。 ლი, JH, Kim, SI, Park, SM & Kang, M.ლი, ჯ.ჰ., კიმი, ს.ი., პარკი, ს.მ. და კანგი, მ. pn-ჰეტეროშეერთების NiS სენსიბილიზებული TiO2 ფოტოკატალიზური სისტემა ნახშირორჟანგის მეთანად ეფექტური ფოტოაღდგენისთვის.კერამიკა. ინტერპრეტაცია. 43, 1768–1774 (2017).
ვანგი, კ.ზ. და სხვ. CuS და NiS მოქმედებენ როგორც კოკატალიზატორები, რომლებიც აძლიერებენ TiO2-ზე ფოტოკატალიზურ წყალბადის გამოყოფას. ინტერპრეტაცია. J.Hydro. Energy 39, 13421–13428 (2014).
ლიუ, ი. და ტანგი, ს. ფოტოკატალიზური H2-ის ევოლუციის გაძლიერება TiO2 ნანოფურცლოვან ფენებზე NiS2 ნანონაწილაკების ზედაპირული დატვირთვით. ლიუ, ი. და ტანგი, ს. ფოტოკატალიზური H2-ის ევოლუციის გაძლიერება TiO2 ნანოფურცლოვან ფენებზე NiS2 ნანონაწილაკების ზედაპირული დატვირთვით.ლიუ, ი. და ტანგი, კ. ფოტოკატალიზური H2-ის გამოყოფის გაძლიერება TiO2 ნანოფურცლის ფენებში Ni2S ნანონაწილაკების ზედაპირული დატვირთვით. Liu, Y. & Tang, C. 通过表面负载NiS 纳米颗粒增强TiO2 纳米片薄膜上的光催化产氢。 ლიუ, ი. და ტანგი, ს.ლიუ, ი. და ტანგი, კ. TiO2 ნანოფურცლების თხელ ფენებზე ფოტოკატალიზური წყალბადის წარმოების გაუმჯობესება Ni2S ნანონაწილაკების ზედაპირზე დალექვით.ლას. ფიზიკის ჟურნალი. ქიმია. A 90, 1042–1048 (2016).
ჰუანგი, XW და ლიუ, ZJ. Ti-O-ზე დაფუძნებული ნანომავთულების ფირების სტრუქტურისა და თვისებების შედარებითი კვლევა, რომლებიც დამზადებულია ანოდიზაციისა და ქიმიური დაჟანგვის მეთოდებით. ჰუანგი, XW და ლიუ, ZJ. Ti-O-ზე დაფუძნებული ნანომავთულების ფირების სტრუქტურისა და თვისებების შედარებითი კვლევა, რომლებიც დამზადებულია ანოდიზაციისა და ქიმიური დაჟანგვის მეთოდებით. Huang, XW & Liu, ZJ Сравнительное исследование структуры и свойств пленок нанопроводов на основе Ti-O, პოპულარული მეთოდით анодирования и химического окисления. ჰუანგი, XW და ლიუ, ZJ ანოდირებისა და ქიმიური დაჟანგვის მეთოდებით მიღებული Ti-O ნანომავთულების ფენების სტრუქტურისა და თვისებების შედარებითი კვლევა. Huang, XW & Liu, ZJ. Huang, XW & Liu, ZJ 阳极oxidation法和chemicaloxidation法preparation的Ti-O基基基小线თხელი ფირის სტრუქტურისა და თვისების შედარებითი კვლევა. Huang, XW & Liu, ZJ Сравнительное исследование структуры и свойств тонких пленок из нанопроволоки на основе Ti-O, полученных анодированием и химическим окислением. ჰუანგი, XW და ლიუ, ZJ ანოდიზაციისა და ქიმიური დაჟანგვის მეთოდით მომზადებული Ti-O ნანომავთულების თხელი ფენების სტრუქტურისა და თვისებების შედარებითი კვლევა.J. ალმა მატერი. მეცნიერება-ტექნოლოგია 30, 878–883 (2014).
ლი, ჰ., ვანგი, შ. თ., ლიუ, ი. და ჰოუ, ბრ. ა. და SnO2-ით თანასენსიბილიზებული TiO2 ფოტოანოდები 304SS-ის დასაცავად ხილული სინათლის ქვეშ. ლი, ჰ., ვანგი, შ. თ., ლიუ, ი. და ჰოუ, ბრ. ა. და SnO2-ით თანასენსიბილიზებული TiO2 ფოტოანოდები 304SS-ის დასაცავად ხილული სინათლის ქვეშ. Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR Ag და SnO2 ჩართულია სენსიბილიზირებულ ფოტოებზე TiO2-ისთვის 304SS-ის ხილვაში. ლი, ჰ., ვანგი, შ. თ., ლიუ, ი. და ჰოუ, BR Ag-მ და SnO2-მა კოსენსიბილიზაცია გაუკეთეს TiO2 ფოტოანოდებს 304SS-ის ხილულ სინათლეში დასაცავად. Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR Ag 和SnO2 共敏化TiO2 光阳极，用于在可见光下保护304SS。 ლი, ჰ., ვანგი, შ. თ., ლიუ, ი. და ჰოუ, ბ. რ. აგ Li, H., Wang, XT, Liu, Y. & Hou, BR Фотоанод TiO2, შერწყმულია სენსიბილიზიროვან Ag და SnO2, 304SS-ის შესანახად. ლი, ჰ., ვანგი, შ. თ., ლიუ, ი. და ჰოუ, ბრ. 304SS-ის ხილული სინათლისგან დასაცავად Ag-თან და SnO2-თან თანასენსიბილიზებული TiO2 ფოტოანოდი.კოროსი. მეცნიერება. 82, 145–153 (2014).
ვენი, ზ.ჰ., ვანგი, ნ., ვანგი, ჯ. და ჰოუ, BR Ag და CoFe2O4-ით კო-სენსიბილიზებული TiO2 ნანომავთული 304 SS-ის ფოტოკათოდური დაცვისთვის ხილული სინათლის ქვეშ. ვენი, ზ.ჰ., ვანგი, ნ., ვანგი, ჯ. და ჰოუ, BR Ag და CoFe2O4-ით კო-სენსიბილიზებული TiO2 ნანომავთული 304 SS-ის ფოტოკათოდური დაცვისთვის ხილული სინათლის ქვეშ.ვენი, ზ.ჰ., ვანგი, ნ., ვანგი, ჯ. და ჰოუ, BR Ag და CoFe2O4 თანასენსიბილიზებულია TiO2 ნანომავთულით 304 SS ფოტოკათოდის დასაცავად ხილულ სინათლეში. Wen, ZH, Wang, N., Wang, J. & Hou, BR Ag 和CoFe2O4 共敏化TiO2 纳米线，用于在可见光下毹304 SS Wen, ZH, Wang, N., Wang, J. & Hou, BR Agვენი, ზ.ჰ., ვანგი, ნ., ვანგი, ჯ. და ჰოუ, BR Ag და CoFe2O4-ით თანასენსიბილიზებული TiO2 ნანომავთულები 304 SS ფოტოკათოდის დასაცავად ხილულ სინათლეში.ინტერპრეტაცია. ელექტროქიმიის ჟურნალი. მეცნიერება. 13, 752–761 (2018).
ბუ, იი და აო, ჯ.პ. ლითონებისთვის განკუთვნილი ფოტოელექტროქიმიური კათოდური დაცვის ნახევარგამტარული თხელი ფირების მიმოხილვა. ბუ, იი და აო, ჯ.პ. ლითონებისთვის განკუთვნილი ნახევარგამტარული თხელი ფენების ფოტოელექტროქიმიური კათოდური დაცვის მიმოხილვა. Bu, YY & Ao, JP Обзор фотоэлектрохимической катодной защиты тонких полупроводниковых пленок для металлов. ბუ, იი და აო, ჯ.პ. ლითონებისთვის განკუთვნილი ნახევარგამტარული თხელი ფენების ფოტოელექტროქიმიური კათოდური დაცვის მიმოხილვა. Bu, YY & Ao, JP 金属光电化学阴极保护半导体薄膜综述。 Bu, YY & Ao, JP მეტალიზაცია 光电视光阴极电影电影电影电视设计. Bu, YY & Ao, JP Обзор металлической фотоэлектрохимической катодной защиты тонких полупроводниковых пленок. ბუ, იი და აო, ჯ.პ. თხელი ნახევარგამტარული ფირების მეტალური ფოტოელექტროქიმიური კათოდური დაცვის მიმოხილვა.მწვანე ენერგიის გარემო. 2, 331–362 (2017).