Хвала вам што сте посетили Nature.com. Верзија прегледача коју користите има ограничену подршку за CSS. За најбоље искуство, препоручујемо вам да користите ажурирани прегледач (или да онемогућите режим компатибилности у Internet Explorer-у). У међувремену, како бисмо осигурали континуирану подршку, приказиваћемо сајт без стилова и JavaScript-а.
TiO2 је полупроводнички материјал који се користи за фотоелектричну конверзију. Да би се побољшала њихова употреба светлости, наночестице никл и сребро сулфида су синтетизоване на површини TiO2 наножица једноставном методом умакања и фоторедукције. Спроведена је серија студија катодног заштитног дејства Ag/NiS/TiO2 нанокомпозита на нерђајући челик 304, а допуњена је морфологија, састав и карактеристике апсорпције светлости материјала. Резултати показују да припремљени Ag/NiS/TiO2 нанокомпозити могу да обезбеде најбољу катодну заштиту за нерђајући челик 304 када је број циклуса импрегнације-таложења никл сулфидом 6, а концентрација фоторедукције сребро нитрата 0,1 М.
Примена полупроводника n-типа за заштиту фотокатода помоћу сунчеве светлости постала је врућа тема последњих година. Када се побуде сунчевом светлошћу, електрони из валентне зоне (VB) полупроводничког материјала биће побуђени у проводну зону (CB) да би генерисали фотогенерисане електроне. Ако је потенцијал проводне зоне полупроводника или нанокомпозита негативнији од потенцијала самонагризања везаног метала, ови фотогенерисани електрони ће се пренети на површину везаног метала. Акумулација електрона ће довести до катодне поларизације метала и обезбедити катодну заштиту повезаног метала1,2,3,4,5,6,7. Полупроводнички материјал се теоретски сматра нежртвеном фотоанодом, јер анодна реакција не деградира сам полупроводнички материјал, већ оксидација воде кроз фотогенерисане рупе или адсорбоване органске загађиваче, или присуство колектора за хватање фотогенерисаних рупа. Најважније је да полупроводнички материјал мора имати CB потенцијал који је негативнији од потенцијала корозије метала који се штити. Тек тада фотогенерисани електрони могу прећи из проводне зоне полупроводника на заштићени метал. Студије отпорности на фотохемијско корозију фокусирале су се на неорганске полупроводничке материјале n-типа са широким енергетским забрањеним зонама (3,0–3,2 EV)1,2,3,4,5,6,7, који реагују само на ултраљубичасто светло (< 400 nm), смањујући доступност светлости. Студије отпорности на фотохемијско корозију фокусирале су се на неорганске полупроводничке материјале n-типа са широким енергетским забрањеним зонама (3,0–3,2 EV)1,2,3,4,5,6,7, који реагују само на ултраљубичасто светло (< 400 nm), смањујући доступност светлости. Исследованиа стојности фотохимических корозии били сосредоточени на неорганских полупроводникових материалах н-типа с широкој запресенној зони (3,0–3,2 ЕВ)1,2,3,4,5,6,7, которие реагуут только на ултрафиолетовое излучение (< 400 нм), уманьшие доступности света. Истраживање отпорности на фотохемијско корозију фокусирало се на неорганске полупроводничке материјале n-типа са широким енергетским процепом (3,0–3,2 EV)1,2,3,4,5,6,7 који реагују само на ултраљубичасто зрачење (< 400 nm), са смањеном доступношћу светлости.光化学耐腐蚀性研究主要集中在具有宽带隙(3.0–3.2ЕВ)1,2,3,4,5,6,7 的无机н型半导体材料上,这些材料仅对紫外光 (< 400 нм) 有响应, 减少光的可甂光 化学 耐腐 蚀性 研究 主要 在 具有 宽带隙 宽带隙 宽带隙 宽带隙 (3.0–3.2ев) 1.2, 66, 7. н.有 有 有响应，减少光的可用性。 Исследованиа стојности к фотохемијској корозии в основи били сосредоточени на неорганских полупроводникових материјала н-типа с широкој запресенној зони (3,0–3,2ЕВ)1,2,3,4,5,6,7, коториј чувствительно только к УФ-излучењу (<400 нм). Истраживања отпорности на фотохемијско корозију углавном су се фокусирала на неорганске полупроводничке материјале n-типа са широким енергетским процепом (3,0–3,2 EV)1,2,3,4,5,6,7 који су осетљиви само на УВ зрачење (<400 nm).Као одговор, доступност светлости се смањује.
У области заштите од корозије поморских објеката, технологија фотоелектрохемијске катодне заштите игра кључну улогу. TiO2 је полупроводнички материјал са одличном апсорпцијом УВ светлости и фотокаталитичким својствима. Међутим, због ниске стопе коришћења светлости, фотогенерисане електронске рупе се лако рекомбинују и не могу се заштитити у условима мрака. Потребна су даља истраживања како би се пронашло разумно и изводљиво решење. Пријављено је да се многе методе модификације површине могу користити за побољшање фотосензитивности TiO2, као што су допирање са Fe, N и мешање са Ni3S2, Bi2Se3, CdTe итд. Стога се TiO2 композит са материјалима са високом ефикасношћу фотоелектричне конверзије широко користи у области фотогенерисане катодне заштите.
Никл сулфид је полупроводнички материјал са уским енергетским процепом од само 1,24 eV8,9. Што је енергетски процеп ужи, то је искоришћење светлости јаче. Након што се никл сулфид помеша са површином титанијум диоксида, степен искоришћења светлости може се повећати. У комбинацији са титанијум диоксидом, може ефикасно побољшати ефикасност раздвајања фотогенерисаних електрона и шупљина. Никл сулфид се широко користи у електрокаталитичкој производњи водоника, батеријама и разградњи загађивача8,9,10. Међутим, његова употреба у фотокатодној заштити још није објављена. У овој студији, изабран је полупроводнички материјал са уским енергетским процепом како би се решио проблем ниске ефикасности искоришћења светлости од TiO2. Наночестице никл и сребро сулфида везане су за површину TiO2 наножица методом урањања и фоторедукције. Ag/NiS/TiO2 нанокомпозит побољшава ефикасност искоришћења светлости и проширује опсег апсорпције светлости од ултраљубичастог до видљивог подручја. У међувремену, таложење сребрних наночестица даје Ag/NiS/TiO2 нанокомпозиту одличну оптичку стабилност и стабилну катодну заштиту.
Прво је титанијумска фолија дебљине 0,1 мм са чистоћом од 99,9% исечена на величину 30 мм × 10 мм за експерименте. Затим је свака површина титанијумске фолије полирана 100 пута брусним папиром гранулације 2500, а затим је сукцесивно испрана ацетоном, апсолутним етанолом и дестилованом водом. Титанијумска плоча је стављена у смешу температуре 85 °C (натријум хидроксид: натријум карбонат: вода = 5:2:100) на 90 минута, извађена и испрана дестилованом водом. Површина је нагризана раствором HF (HF:H2O = 1:5) током 1 минута, затим је наизменично испрана ацетоном, етанолом и дестилованом водом и коначно осушена за употребу. Наножице титанијум диоксида су брзо направљене на површини титанијумске фолије једностепеним поступком анодизирања. За анодизирање се користи традиционални систем са две електроде, радна електрода је титанијумски лим, а контраелектрода је платинаста електрода. Титанијумска плоча је стављена у 400 мл 2 М раствора NaOH са стезаљкама за електроде. Струја једносмерног напајања је стабилна на око 1,3 А. Температура раствора је одржавана на 80°C током 180 минута током системске реакције. Титанијумски лим је извађен, испран ацетоном и етанолом, испран дестилованом водом и осушен природно. Затим су узорци стављени у муфелну пећ на 450°C (брзина загревања 5°C/мин), држани на константној температури 120 минута и стављени у посуду за сушење.
Композит никл сулфид-титанијум диоксид је добијен једноставном и лаком методом таложења потапањем. Прво, никл нитрат (0,03 М) је растворен у етанолу и држан под магнетном мешалицом 20 минута да би се добио етанолни раствор никл нитрата. Затим је припремљен натријум сулфид (0,03 М) са мешаним раствором метанола (метанол:вода = 1:1). Затим су таблете титанијум диоксида стављене у горе припремљени раствор, извађене након 4 минута и брзо испране мешаним раствором метанола и воде (метанол:вода=1:1) током 1 минута. Након што се површина осушила, таблете су стављене у муфлну пећ, загрејане у вакууму на 380°C током 20 минута, охлађене на собну температуру и осушене. Број циклуса 2, 4, 6 и 8.
Ag наночестице су модификовале Ag/NiS/TiO2 нанокомпозите фоторедукцијом12,13. Добијени Ag/NiS/TiO2 нанокомпозит је стављен у раствор сребрно-нитрата неопходан за експеримент. Затим су узорци озрачени ултраљубичастим светлом током 30 минута, њихове површине су очишћене дејонизованом водом, а Ag/NiS/TiO2 нанокомпозити су добијени природним сушењем. Експериментални процес описан горе је приказан на слици 1.
Ag/NiS/TiO2 нанокомпозити су углавном окарактерисани електронском микроскопијом са скенирајућом емисијом поља (FESEM), енергетски дисперзивном спектроскопијом (EDS), рендгенском фотоелектронском спектроскопијом (XPS) и дифузном рефлексијом у ултраљубичастом и видљивом опсегу (UV-Vis). FESEM је изведен коришћењем микроскопа Nova NanoSEM 450 (FEI Corporation, САД). Убрзавајући напон 1 kV, величина тачке 2.0. Уређај користи CBS сонду за пријем секундарних и повратно расејаних електрона за анализу топографије. ЕМФ је спроведен коришћењем Oxford X-Max N50 ЕМФ система (Oxford Instruments Technology Co., Ltd.) са убрзавајућим напоном од 15 kV и величином тачке 3.0. Квалитативна и квантитативна анализа коришћењем карактеристичних рендгенских зрака. Рендгенска фотоелектронска спектроскопија је изведена на спектрометру Escalab 250Xi (Thermo Fisher Scientific Corporation, САД) који ради у режиму фиксне енергије са снагом побуде од 150 W и монохроматским Al Kα зрачењем (1486,6 eV) као извором побуде. Као референтне вредности за корекцију енергије везивања коришћени су опсег пуног скенирања 0–1600 eV, укупна енергија 50 eV, ширина корака 1,0 eV и нечисти угљеник (~284,8 eV). Енергија пролаза за уско скенирање била је 20 eV са кораком од 0,05 eV. Дифузна рефлексивна спектроскопија у УВ-видљивом подручју изведена је на спектрометру Cary 5000 (Varian, САД) са стандардном плочом баријум сулфата у опсегу скенирања од 10–80°.
У овом раду, састав (тежински проценат) нерђајућег челика 304 је 0,08 C, 1,86 Mn, 0,72 Si, 0,035 P, 0,029 S, 18,25 Cr, 8,5 Ni, а остатак је Fe. Нерђајући челик 304 димензија 10 мм x 10 мм x 10 мм, заливен епоксидном смолом са изложеном површином од 1 цм2. Његова површина је брушена брусним папиром од силицијум-карбида гранулације 2400 и испрана етанолом. Нерђајући челик је затим сонициран у дејонизованој води 5 минута, а затим чуван у пећи.
У OCP експерименту, нерђајући челик 304 и Ag/NiS/TiO2 фотоанода су смештени у корозиону ћелију и фотоанодну ћелију, респективно (Сл. 2). Корозиону ћелију је напунио 3,5% раствор NaCl, а 0,25 M Na2SO3 је сипано у фотоанодну ћелију као замка за рупе. Два електролита су одвојена из смеше помоћу нафтол мембране. OCP је мерен на електрохемијској радној станици (P4000+, САД). Референтна електрода је била засићена каломел електрода (SCE). Извор светлости (ксенонска лампа, PLS-SXE300C, Poisson Technologies Co., Ltd.) и гранична плоча 420 су постављени на излазу извора светлости, омогућавајући видљивој светлости да пролази кроз кварцно стакло до фотоаноде. Електрода од нерђајућег челика 304 је повезана са фотоанодом бакарном жицом. Пре експеримента, електрода од нерђајућег челика 304 је натопљена у 3,5% раствор NaCl током 2 сата како би се осигурало стабилно стање. На почетку експеримента, када се светло пали и гаси, побуђени електрони фотоаноде доспевају до површине нерђајућег челика 304 кроз жицу.
У експериментима на густини фотострује, фотоаноде 304SS и Ag/NiS/TiO2 су постављене у корозионе ћелије и фотоанодне ћелије, респективно (Сл. 3). Густина фотострује је мерена на истој поставци као и OCP. Да би се добила стварна густина фотострује између нерђајућег челика 304 и фотоаноде, потенциостат је коришћен као амперметар нултог отпора за повезивање нерђајућег челика 304 и фотоаноде под неполаризованим условима. Да би се то урадило, референтна и контра електрода у експерименталној поставци су кратко спојене, тако да је електрохемијска радна станица радила као амперметар нултог отпора који је могао да мери праву густину струје. Електрода од нерђајућег челика 304 је повезана са уземљењем електрохемијске радне станице, а фотоанода је повезана са стезаљком радне електроде. На почетку експеримента, када се светло укључује и искључује, побуђени електрони фотоаноде кроз жицу доспевају до површине нерђајућег челика 304. У овом тренутку, може се приметити промена густине фотострује на површини нерђајућег челика 304.
Да би се проучиле перформансе катодне заштите нанокомпозита на нерђајућем челику 304, тестиране су промене у потенцијалу фотојонизације нерђајућег челика 304 и нанокомпозита, као и промене у густини струје фотојонизације између нанокомпозита и нерђајућих челика 304.
На слици 4 приказане су промене потенцијала отвореног кола нерђајућег челика 304 и нанокомпозита под зрачењем видљивом светлошћу и у условима мрака. На слици 4а приказан је утицај времена таложења NiS урањањем на потенцијал отвореног кола, а слика 4б приказује ефекат концентрације сребро нитрата на потенцијал отвореног кола током фоторедукције. На слици 4а се види да је потенцијал отвореног кола NiS/TiO2 нанокомпозита везаног за нерђајући челик 304 значајно смањен у тренутку укључивања лампе у поређењу са композитом никл сулфида. Поред тога, потенцијал отвореног кола је негативнији од потенцијала чистих TiO2 наножица, што указује да композит никл сулфида генерише више електрона и побољшава ефекат заштите фотокатоде од TiO2. Међутим, на крају експозиције, потенцијал празног хода брзо расте до потенцијала празног хода нерђајућег челика, што указује да никл сулфид нема ефекат складиштења енергије. Утицај броја циклуса таложења урањањем на потенцијал отвореног кола може се видети на слици 4а. При времену таложења од 6, екстремни потенцијал нанокомпозита достиже -550 mV у односу на засићену каломел електроду, а потенцијал нанокомпозита наталоженог за фактор 6 је знатно нижи од потенцијала нанокомпозита под другим условима. Дакле, NiS/TiO2 нанокомпозити добијени након 6 циклуса таложења пружили су најбољу катодну заштиту за нерђајући челик 304.
Промене OCP електрода од нерђајућег челика 304 са NiS/TiO2 нанокомпозитима (а) и Ag/NiS/TiO2 нанокомпозитима (б) са и без осветљења (λ > 400 nm).
Као што је приказано на слици 4б, потенцијал отвореног кола нерђајућег челика 304 и Ag/NiS/TiO2 нанокомпозита је значајно смањен када су изложени светлости. Након површинског таложења сребрних наночестица, потенцијал отвореног кола је значајно смањен у поређењу са чистим TiO2 наножицама. Потенцијал NiS/TiO2 нанокомпозита је негативнији, што указује да се катодни заштитни ефекат TiO2 значајно побољшава након таложења Ag наночестица. Потенцијал отвореног кола се брзо повећавао на крају излагања, и у поређењу са засићеном каломел електродом, потенцијал отвореног кола је могао да достигне -580 mV, што је ниже него код нерђајућег челика 304 (-180 mV). Овај резултат указује да нанокомпозит има изузетан ефекат складиштења енергије након што се честице сребра таложе на његову површину. На слици 4б је такође приказан утицај концентрације сребрног нитрата на потенцијал отвореног кола. При концентрацији сребрног нитрата од 0,1 M, гранични потенцијал у односу на засићену каломел електроду достиже -925 mV. Након 4 циклуса примене, потенцијал је остао на нивоу после прве примене, што указује на одличну стабилност нанокомпозита. Дакле, при концентрацији сребрно-нитрата од 0,1 М, добијени нанокомпозит Ag/NiS/TiO2 има најбољи катодни заштитни ефекат на нерђајућем челику 304.
Таложење NiS на површини TiO2 наножица постепено се побољшава са повећањем времена таложења NiS. Када видљива светлост падне на површину наножице, више активних места никл сулфида се побуђује да генерише електроне, а потенцијал фотојонизације се више смањује. Међутим, када се наночестице никл сулфида прекомерно таложе на површини, уместо тога се смањује побуђени никл сулфид, што не доприноси апсорпцији светлости. Након што се честице сребра таложе на површини, због ефекта површинске плазмонске резонанције честица сребра, генерисани електрони ће се брзо пренети на површину нерђајућег челика 304, што резултира одличним ефектом катодне заштите. Када се превише честица сребра таложи на површини, честице сребра постају тачка рекомбинације за фотоелектроне и шупљине, што не доприноси стварању фотоелектрона. Закључно, Ag/NiS/TiO2 нанокомпозити могу пружити најбољу катодну заштиту за нерђајући челик 304 након 6-струког таложења никл сулфида под 0,1 М сребр нитратом.
Вредност густине фотострује представља моћ раздвајања фотогенерисаних електрона и шупљина, и што је већа густина фотострује, то је јача моћ раздвајања фотогенерисаних електрона и шупљина. Постоје многе студије које показују да се NiS широко користи у синтези фотокаталитичких материјала за побољшање фотоелектричних својстава материјала и за раздвајање шупљина15,16,17,18,19,20. Чен и др. су проучавали графен без племенитих метала и g-C3N4 композите ко-модификоване са NiS15. Максимални интензитет фотострује модификованог g-C3N4/0,25%RGO/3%NiS је 0,018 μA/cm2. Чен и др. су проучавали CdSe-NiS са густином фотострује од око 10 µA/cm2.16. Лиу и др. су синтетизовали композит CdS@NiS са густином фотострује од 15 µA/cm218. Међутим, употреба NiS за заштиту фотокатоде још увек није објављена. У нашој студији, густина фотострује TiO2 је значајно повећана модификацијом NiS. На слици 5 приказане су промене густине фотострује нерђајућег челика 304 и нанокомпозита под условима видљиве светлости и без осветљења. Као што је приказано на слици 5а, густина фотострује NiS/TiO2 нанокомпозита брзо расте у тренутку када се светло укључи, а густина фотострује је позитивна, што указује на проток електрона од нанокомпозита до површине кроз електрохемијску радну станицу. Нерђајући челик 304. Након припреме композита никл сулфида, густина фотострује је већа него код чистих TiO2 наножица. Густина фотострује NiS достиже 220 μA/cm2, што је 6,8 пута више од густине TiO2 наножица (32 μA/cm2), када се NiS урони и депонује 6 пута. Као што је приказано на слици... 5б, густина фотострује између нанокомпозита Ag/NiS/TiO2 и нерђајућег челика 304 била је значајно већа него између чистог TiO2 и нанокомпозита NiS/TiO2 када је укључен под ксенонском лампом. На слици 5б такође је приказан утицај концентрације AgNO на густину фотострује током фоторедукције. При концентрацији сребрно-нитрата од 0,1 M, његова густина фотострује достиже 410 μA/cm2, што је 12,8 пута више од густине TiO2 наножица (32 μA/cm2) и 1,8 пута више од густине NiS/TiO2 нанокомпозита. На интерфејсу Ag/NiS/TiO2 нанокомпозита формира се електрично поље хетероспоја, што олакшава одвајање фотогенерисаних електрона од шупљина.
Промене густине фотострује електроде од нерђајућег челика 304 са (а) нанокомпозитом NiS/TiO2 и (б) нанокомпозитом Ag/NiS/TiO2 са и без осветљења (λ > 400 nm).
Дакле, након 6 циклуса урањања у никл сулфид у 0,1 М концентрованом сребр нитрату, густина фотострује између Ag/NiS/TiO2 нанокомпозита и нерђајућег челика 304 достиже 410 μA/cm2, што је више него код засићених каломел електрода. Густина фотострује између Ag/NiS/TiO2 нанокомпозита достиже -925 mV. Под овим условима, нерђајући челик 304 у комбинацији са Ag/NiS/TiO2 може пружити најбољу катодну заштиту.
На слици 6 приказане су површинске слике електронског микроскопа чистих наножица титанијум диоксида, композитних наночестица никл сулфида и наночестица сребра под оптималним условима. На сликама 6а и д приказане су чисте TiO2 наножице добијене једностепеном анодизацијом. Површинска расподела наножица титанијум диоксида је уједначена, структуре наножица су близу једна другој, а расподела величине пора је уједначена. Слике 6б и е су електронске микроскопије титанијум диоксида након 6-струке импрегнације и таложења композита никл сулфида. Са електронског микроскопског снимка увећаног 200.000 пута на слици 6е, може се видети да су композитне наночестице никл сулфида релативно хомогене и имају велику величину честица пречника од око 100–120 nm. Неке наночестице се могу видети у просторном положају наножица, а наножице титанијум диоксида су јасно видљиве. На слици 6ц и ф приказане су електронски микроскопске слике NiS/TiO2 нанокомпозита при концентрацији AgNO од 0,1 M. У поређењу са сликама... Слике 6б и 6е, 6ц и 6ф показују да су Ag наночестице депоноване на површини композитног материјала, при чему су Ag наночестице равномерно распоређене са пречником од око 10 nm. На слици 7 је приказан попречни пресек Ag/NiS/TiO2 нанофилмова подвргнутих 6 циклуса NiS депозиције потапањем при концентрацији AgNO3 од 0,1 M. На сликама великог увећања, измерена дебљина филма је била 240-270 nm. Дакле, наночестице никл и сребро сулфида су састављене на површини TiO2 наножица.
Чисти TiO2 (а, д), NiS/TiO2 нанокомпозити са 6 циклуса NiS таложења умакањем (б, е) и Ag/NiS/NiS са 6 циклуса NiS таложења умакањем при 0,1 M AgNO3. SEM слике TiO2 нанокомпозита (ц, е).
Попречни пресек Ag/NiS/TiO2 нанофилмова подвргнутих 6 циклусима NiS таложења потапањем при концентрацији AgNO3 од 0,1 M.
На слици 8 приказана је површинска расподела елемената по површини Ag/NiS/TiO2 нанокомпозита добијених из 6 циклуса таложења никл сулфидом потапањем при концентрацији сребро нитрата од 0,1 M. Површинска расподела елемената показује да су Ti, O, Ni, S и Ag детектовани коришћењем енергетске спектроскопије. Што се тиче садржаја, Ti и O су најчешћи елементи у расподели, док су Ni и S приближно исти, али је њихов садржај много мањи од Ag. Такође се може доказати да је количина површинских композитних сребрних наночестица већа од количине никл сулфида. Равномерна расподела елемената на површини указује на то да су никл и сребро сулфид равномерно везани на површини TiO2 наножица. Додатно је спроведена рендгенска фотоелектронска спектроскопска анализа како би се анализирао специфични састав и стање везивања супстанци.
Расподела елемената (Ti, O, Ni, S и Ag) Ag/NiS/TiO2 нанокомпозита при концентрацији AgNO3 од 0,1 M током 6 циклуса NiS таложења потапањем.
На слици 9 приказани су XPS спектри Ag/NiS/TiO2 нанокомпозита добијених коришћењем 6 циклуса таложења никл сулфида урањањем у 0,1 M AgNO3, где је слика 9а пун спектар, а остатак спектара су спектри високе резолуције елемената. Као што се може видети из пуног спектра на слици 9а, у нанокомпозиту су пронађени апсорпциони врхови Ti, O, Ni, S и Ag, што доказује постојање ових пет елемената. Резултати испитивања су у складу са EDS-ом. Вишак врха на слици 9а је врх угљеника који се користи за корекцију енергије везивања узорка. На слици 9б приказан је енергетски спектар високе резолуције Ti. Апсорпциони врхови 2p орбитала налазе се на 459,32 и 465 eV, што одговара апсорпцији Ti 2p3/2 и Ti 2p1/2 орбитала. Два апсорпциона врха доказују да титанијум има Ti4+ валенцу, што одговара Ti у TiO2.
XPS спектри Ag/NiS/TiO2 мерења (а) и XPS спектри високе резолуције Ti2p(b), O1s(c), Ni2p(d), S2p(e) и Ag 3d(f).
На слици 9д приказан је енергетски спектар Ni високе резолуције са четири апсорпциона врха за Ni 2p орбиталу. Апсорпциони врхови на 856 и 873,5 eV одговарају орбиталама Ni 2p3/2 и Ni 2p1/2 8,10, где апсорпциони врхови припадају NiS. Апсорпциони врхови на 881 и 863 eV су за никл нитрат и узроковани су реагенсом никл нитрата током припреме узорка. На слици 9е приказан је S-спектар високе резолуције. Апсорпциони врхови S 2p орбитала налазе се на 161,5 и 168,1 eV, што одговара S 2p3/2 и S 2p1/2 орбиталама 21, 22, 23, 24. Ова два врха припадају једињењима никл сулфида. Апсорпциони врхови на 169,2 и 163,4 eV су за реагенс натријум сулфид. На слици 9е... Слика 9ф приказује Ag спектар високе резолуције у коме се 3d орбитални апсорпциони врхови сребра налазе на 368,2 и 374,5 eV, респективно, а два апсорпциона врха одговарају апсорпционим орбитама Ag 3d5/2 и Ag 3d3/212,13. Врхови на ова два места доказују да наночестице сребра постоје у стању елементарног сребра. Дакле, нанокомпозити су углавном састављени од Ag, NiS и TiO2, што је утврђено рендгенском фотоелектронском спектроскопијом, која је доказала да су наночестице никла и сребра сулфида успешно комбиноване на површини TiO2 наножица.
На слици 10 приказани су UV-VIS дифузни рефлексни спектри свеже припремљених TiO2 наножица, NiS/TiO2 нанокомпозита и Ag/NiS/TiO2 нанокомпозита. Са слике се може видети да је праг апсорпције TiO2 наножица око 390 nm, а апсорбована светлост је углавном концентрисана у ултраљубичастом подручју. Са слике се може видети да се након комбиновања наночестица никла и сребра сулфида на површини наножица титанијум диоксида 21, 22, апсорбована светлост шири у видљиви део светлости. Истовремено, нанокомпозит има повећану UV апсорпцију, што је повезано са уским енергетским процепом никл сулфида. Што је енергетски процеп ужи, то је нижа енергетска баријера за електронске прелазе и већи степен искоришћења светлости. Након комбиновања површине NiS/TiO2 са сребрним наночестицама, интензитет апсорпције и таласна дужина светлости нису се значајно повећали, углавном због ефекта плазмонске резонанције на површини сребрних наночестица. Таласна дужина апсорпције TiO2 наножица се не побољшава значајно у поређењу са уским енергетским процепом композитних NiS наночестица. Укратко, након наношења композитних наночестица никл сулфида и сребра на површину наножица титанијум диоксида, њихове карактеристике апсорпције светлости су значајно побољшане, а опсег апсорпције светлости је проширен од ултраљубичасте до видљиве светлости, што побољшава стопу искоришћења наножица титанијум диоксида. светлост која побољшава способност материјала да генерише фотоелектроне.
UV/Vis дифузни рефлективни спектри свежих TiO2 наножица, NiS/TiO2 нанокомпозита и Ag/NiS/TiO2 нанокомпозита.
На слици 11 приказан је механизам фотохемијске отпорности на корозију Ag/NiS/TiO2 нанокомпозита под зрачењем видљивом светлошћу. На основу расподеле потенцијала сребрних наночестица, никл сулфида и проводне зоне титанијум диоксида, предложена је могућа мапа механизма отпорности на корозију. Пошто је потенцијал проводне зоне наносребра негативан у поређењу са никл сулфидом, а потенцијал проводне зоне никл сулфида је негативан у поређењу са титанијум диоксидом, смер тока електрона је отприлике Ag→NiS→TiO2→нерђајући челик 304. Када се површина нанокомпозита зрачи светлошћу, због ефекта површинске плазмонске резонанције наносребра, наносребро може брзо да генерише фотогенерисане рупе и електроне, а фотогенерисани електрони се брзо крећу из положаја валентне зоне у положај проводне зоне због побуђивања. Титанијум диоксид и никл сулфид. Пошто је проводљивост сребрних наночестица негативнија од проводне зоне никл сулфида, електрони у преткомпозитној зони сребрних наночестица се брзо претварају у преткомпозитне зоне никл сулфида. Потенцијал проводљивости никл сулфида је негативнији од потенцијала титанијум диоксида, тако да се електрони никл сулфида и проводљивост сребра брзо акумулирају у ЦБ титанијум диоксида. Генерисани фотогенерисани електрони доспевају до површине нерђајућег челика 304 кроз титанијумску матрицу, а обогаћени електрони учествују у процесу катодне редукције кисеоника нерђајућег челика 304. Овај процес смањује катодну реакцију и истовремено сузбија анодну реакцију растварања нерђајућег челика 304, чиме се остварује катодна заштита нерђајућег челика 304. Због формирања електричног поља хетероспоја у нанокомпозиту Ag/NiS/TiO2, проводни потенцијал нанокомпозита се помера у негативнији положај, што ефикасније побољшава ефекат катодне заштите нерђајућег челика 304.
Шематски дијаграм фотоелектрохемијског процеса антикорозије Ag/NiS/TiO2 нанокомпозита у видљивој светлости.
У овом раду, наночестице никл и сребро сулфида су синтетизоване на површини TiO2 наножица једноставном методом урањања и фоторедукције. Спроведена је серија студија о катодној заштити Ag/NiS/TiO2 нанокомпозита на нерђајућем челику 304. На основу морфолошких карактеристика, анализе састава и анализе карактеристика апсорпције светлости, изведени су следећи главни закључци:
Са бројним циклусима импрегнације-таложења никл сулфидом од 6 и концентрацијом сребрно нитрата за фоторедукцију од 0,1 mol/l, добијени Ag/NiS/TiO2 нанокомпозити имали су бољи катодни заштитни ефекат на нерђајући челик 304. У поређењу са засићеном каломел електродом, заштитни потенцијал достиже -925 mV, а заштитна струја достиже 410 μA/cm2.
На Ag/NiS/TiO2 нанокомпозитном интерфејсу се формира хетероспојно електрично поље, што побољшава моћ раздвајања фотогенерисаних електрона и шупљина. Истовремено, ефикасност искоришћења светлости се повећава и опсег апсорпције светлости се проширује од ултраљубичастог до видљивог подручја. Нанокомпозит ће и даље задржати своје првобитно стање са добром стабилношћу након 4 циклуса.
Експериментално припремљени Ag/NiS/TiO2 нанокомпозити имају једноличну и густу површину. Наночестице никл сулфида и сребра су једнолико распоређене на површини TiO2 наножица. Композитне наночестице кобалт ферита и сребра су високе чистоће.
Ли, МЦ, Луо, СЗ, Ву, ПФ и Шен, ЈН Фотокатодни заштитни ефекат TiO2 филмова за угљенични челик у 3% растворима NaCl. Ли, МЦ, Луо, СЗ, Ву, ПФ и Шен, ЈН Фотокатодни заштитни ефекат TiO2 филмова за угљенични челик у 3% растворима NaCl. Ли, МЦ, Луо, СЗ, Ву, ПФ & Схен, ЈН. Ли, МЦ, Луо, СЗ, Ву, ПФ и Шен, ЈН Ефекат фотокатодне заштите TiO2 филмова за угљенични челик у 3% растворима NaCl. Ли, МЦ, Луо, СЗ, Ву, ПФ & Схен, ЈН ТиО2 薄膜在3% НаЦл 溶液中对碳钢的光阴极保护效果。 Ли, МЦ, Луо, СЗ, Ву, ПФ & Схен, ЈН ТиО2 薄膜在3% НаЦл 溶液中对碳钢的光阴极保护效果。 Ли, МЦ, Луо, СЗ, Ву, ПФ & Схен, ЈН. Ли, МЦ, Луо, СЗ, Ву, ПФ и Шен, ЈН Фотокатодна заштита угљеничног челика танким филмовима TiO2 у 3% раствору NaCl.Електрохемија. Акта 50, 3401–3406 (2005).
Ли, Ј., Лин, ЦЈ, Лаи, ЈК и Ду, РГ Фотогенерисана катодна заштита цветног, наноструктурираног, азотом допираног TiO2 филма на нерђајућем челику. Ли, Ј., Лин, ЦЈ, Лаи, ЈК и Ду, РГ Фотогенерисана катодна заштита цветног, наноструктурираног, азотом допираног TiO2 филма на нерђајућем челику.Ли, Ј., Лин, СЈ, Лај, ЈК и Ду, РГ Фотогенерисана катодна заштита наноструктурираног, азотом допираног TiO2 филма у облику цвета на нерђајућем челику. Ли, Ј., Лин, ЦЈ, Лаи, ИК & Ду, РГ 花状纳米结构Н 掺杂ТиО2 薄膜在不锈钢上的光生阴极保护。 Ли, Ј., Лин, ЦЈ, Лаи, ИК & Ду, РГ.Ли, Ј., Лин, СЈ, Лај, ЈК и Ду, РГ Фотогенерисана катодна заштита танких филмова TiO2 у облику цвета допираних азотом на нерђајућем челику.сурфовање Капут. технологија 205, 557–564 (2010).
Жоу, МЈ, Зенг, ЗО и Жонг, Л. Фотогенерисана заштитна својства катоде нано-TiO2/WO3 премаза. Жоу, МЈ, Зенг, ЗО и Жонг, Л. Фотогенерисана заштитна својства катоде нано-TiO2/WO3 премаза.Zhou, MJ, Zeng, ZO и Zhong, L. Фотогенерисана катодна заштитна својства TiO2/WO3 наноразмерног премаза. Зхоу, МЈ, Зенг, ЗО & Зхонг, Л. 纳米ТиО2/ВО3 涂层的光生阴极保护性能。 Зхоу, МЈ, Зенг, ЗО & Зхонг, Л. 纳米ТиО2/ВО3 涂层的光生阴极保护性能。Zhou MJ, Zeng ZO и Zhong L. Фотогенерисана катодна заштитна својства нано-TiO2/WO3 премаза.корос. наука. 51, 1386–1397 (2009).
Парк, Х., Ким, К.Ј. и Чои, В. Фотоелектрохемијски приступ за спречавање корозије метала коришћењем полупроводничке фотоаноде. Парк, Х., Ким, К.Ј. и Чои, В. Фотоелектрохемијски приступ за спречавање корозије метала коришћењем полупроводничке фотоаноде.Парк, Х., Ким, К.Ју. и Чои, В. Фотоелектрохемијски приступ спречавању корозије метала коришћењем полупроводничке фотоаноде. Парк, Х., Ким, КИ & Цхои, В. 使用半导体光阳极防止金属腐蚀的光电化学方法。 Парк, Х., Ким, К.Ј. и Чои, В.Парк Х., Ким К.Ју. и Чои В. Фотоелектрохемијске методе за спречавање корозије метала коришћењем полупроводничких фотоанода.J. Physics. Chemical. V. 106, 4775–4781 (2002).
Шен, ГX, Чен, YC, Лин, Л., Лин, CJ и Скентлбери, Д. Студија о хидрофобном нано-TiO2 премазу и његовим својствима за заштиту метала од корозије. Шен, ГX, Чен, YC, Лин, Л., Лин, CJ и Скентлбери, Д. Студија о хидрофобном нано-TiO2 премазу и његовим својствима за заштиту метала од корозије. Схен, ГКС, Цхен, ИЦ, Лин, Л., Лин, ЦЈ & Сцантлебури, Д. Исследование гидрофобного покритиа из нано-ТиО2 и его својства дла засити металлов от коррозии. Шен, ГX, Чен, YC, Лин, Л., Лин, CJ и Скентлбери, Д. Истраживање хидрофобног нано-TiO2 премаза и његових својстава за заштиту метала од корозије. Схен, ГКС, Цхен, ИЦ, Лин, Л., Лин, ЦЈ & Сцантлебури, Д. 疏水纳米二氧化钛涂层及其金属腐蚀防护性能的ん Шен, ГX, Чен, YC, Лин, Л., Лин, CJ и Скентлбери, Д. Студија 疵水 нано-титанијум диоксидног премаза и његових својстава заштите метала од корозије. Схен, ГКС, Цхен, ИЦ, Лин, Л., Лин, ЦЈ & Сцантлебури, Д. Гидрофобние покритиа из нано-ТиО2 и их својства засити металлов от коррозии. Шен, ГX, Чен, YC, Лин, Л., Лин, CJ и Скентлбери, Д. Хидрофобни премази нано-TiO2 и њихова својства заштите од корозије за метале.Електрохемија. Акта 50, 5083–5089 (2005).
Јун, Х., Ли, Ј., Чен, ХБ и Лин, ЦЈ Студија о N, S и Cl-модификованим нано-TiO2 премазима за заштиту од корозије нерђајућег челика. Јун, Х., Ли, Ј., Чен, ХБ и Лин, ЦЈ Студија о N, S и Cl-модификованим нано-TiO2 премазима за заштиту од корозије нерђајућег челика.Јун, Х., Ли, Ј., Чен, ХБ и Лин, СЈ Истраживање нано-TiO2 премаза модификованих азотом, сумпором и хлором за заштиту од корозије нерђајућег челика. Иун, Х., Ли, Ј., Цхен, ХБ & Лин, ЦЈ Н、С 和Цл 改性纳米二氧化钛涂层用于不锈钢腐蚀防护的瀠 Јун, Х., Ли, Ј., Чен, Х.Б. и Лин, Ц.Ј. Н., С.Ц. Кл. Иун, Х., Ли, Ј., Цхен, ХБ & Лин, ЦЈ Покритиа Н, С и Цл, модифицированние нано-ТиО2, дла заситите от коррозии нержавеусеј стали. Јун, Х., Ли, Ј., Чен, ХБ и Лин, ЦЈ Нано-TiO2 модификовани N, S и Cl премази за заштиту од корозије нерђајућег челика.Електрохемија. Том 52, 6679–6685 (2007).
Жу, ЈФ, Ду, РГ, Чен, В., Ћи, ХК и Лин, ЦЈ Фотокатодна заштитна својства тродимензионалних филмова мреже титанатних наножица припремљених комбинованом сол-гел и хидротермалном методом. Жу, ЈФ, Ду, РГ, Чен, В., Ћи, ХК и Лин, ЦЈ Фотокатодна заштитна својства тродимензионалних филмова мреже титанатних наножица припремљених комбинованом сол-гел и хидротермалном методом. Зху, ИФ, Ду, РГ, Цхен, В., Ки, ХК & Лин, ЦЈ. Жу, ЈФ, Ду, РГ, Чен, В., Ћи, ХК и Лин, ЦЈ Фотокатодна заштитна својства тродимензионалних мрежастих филмова титанатних наножица припремљених комбинованом сол-гел и хидротермалном методом. Зху, ИФ, Ду, РГ, Цхен, В., Ки, ХК & Лин, ЦЈ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。。 Зху, ИФ, Ду, РГ, Цхен, В., Ки, ХК & Лин, ЦЈ. Заштитна својства 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. Зху, ИФ, Ду, РГ, Цхен, В., Ки, ХК & Лин, ЦЈ. Жу, ЈФ, Ду, РГ, Чен, В., Ћи, ХК и Лин, ЦЈ Фотокатодна заштитна својства тродимензионалних танких филмова мреже титанатних наножица припремљених сол-гел и хидротермалним методама.Електрохемија. communicate 12, 1626–1629 (2010).
Ли, Џ. Х., Ким, СИ, Парк, С. М. и Канг, М. Фотокаталитички систем са pn хетероспојницом NiS-сензибилизованим TiO2 за ефикасну фоторедукцију угљен-диоксида у метан. Ли, Џ. Х., Ким, СИ, Парк, С. М. и Канг, М. Фотокаталитички систем TiO2 осетљив на NiS са pn хетероспојницом за ефикасну фоторедукцију угљен-диоксида у метан.Ли, Џ. Х., Ким, СИ, Парк, С. М. и Канг, М. Фотокаталитички систем TiO2 сензибилизован NiS помоћу pn-хетероспојнице за ефикасну фоторедукцију угљен-диоксида у метан. Лее, ЈХ, Ким, СИ, Парк, СМ & Канг, М. 一种пн 异质结НиС 敏化ТиО2光催化系统，用于将二氧化碳高效光还原为甲烷。 Ли, ЈХ, Ким, СИ, Парк, СМ и Канг, М.Ли, Џ. Х., Ким, СИ, Парк, С. М. и Канг, М. Фотокаталитички систем TiO2 сензибилизован NiS помоћу pn-хетероспојнице за ефикасну фоторедукцију угљен-диоксида у метан.керамика. Тумачење. 43, 1768–1774 (2017).
Ванг, КЗ и др. CuS и NiS делују као кокатализатори за побољшање фотокаталитичког ослобађања водоника на TiO2. Интерпретација. J.Hydro. Energy 39, 13421–13428 (2014).
Liu, Y. & Tang, C. Побољшање фотокаталитичке еволуције H2 преко TiO2 нано-листних филмова површинским наношењем NiS наночестица. Liu, Y. & Tang, C. Побољшање фотокаталитичке еволуције H2 преко TiO2 нано-листних филмова површинским наношењем NiS наночестица.Лиу, Ј. и Танг, К. Појачање фотокаталитичког ослобађања Х2 у TiO2 нанолистним филмовима површинским оптерећењем NiS наночестица. Лиу, И. & Танг, Ц. 通过表面负载НиС 纳米颗粒增强ТиО2 纳米片薄膜上的光催化产氢。 Лиу, Ј. и Танг, Ц.Лиу, Ј. и Танг, К. Побољшана фотокаталитичка производња водоника на танким филмовима TiO2 нанолистова наношењем NiS наночестица на површину.лас. Ј. Физика. Хемија. А 90, 1042–1048 (2016).
Хуанг, XW и Лиу, ZJ Компаративна студија структуре и својстава Ti–O-базираних наножичних филмова припремљених методама анодизације и хемијске оксидације. Хуанг, XW и Лиу, ZJ Компаративна студија структуре и својстава Ti–O-базираних наножичних филмова припремљених методама анодизације и хемијске оксидације. Хуанг, КСВ & Лиу, ЗЈ. Хуанг, XW и Лиу, ZJ Компаративна студија структуре и својстава Ti-O наножичастих филмова добијених методама анодизирања и хемијске оксидације. Хуанг, КСВ & Лиу, ЗЈ Хуанг, КСВ & Лиу, ЗЈ 阳极окидатион法和цхемицалокидатион法препаратион的Ти-О基基基小线тхин филм струцтуре和проперти的упоредно истраживање. Хуанг, КСВ & Лиу, ЗЈ. Хуанг, XW и Лиу, ZJ Компаративна студија структуре и својстава танких филмова Ti-O наножица припремљених анодизацијом и хемијском оксидацијом.Ј. Алма матер. наука и технологија 30, 878–883 (2014).
Ли, Х., Ванг, К.Т., Лиу, Ј. и Хоу, БР. Ag ​​и SnO2 ко-сензибилизоване TiO2 фотоаноди за заштиту 304SS под видљивом светлошћу. Ли, Х., Ванг, К.Т., Лиу, Ј. и Хоу, БР. Ag ​​и SnO2 ко-сензибилизоване TiO2 фотоаноди за заштиту 304SS под видљивом светлошћу. Ли, Х., Ванг, КСТ, Лиу, И. & Хоу, БР Аг и СнО2 совместно сенсибилизовали фотоаноди ТиО2 дла заситите 304СС в видимом свете. Ли, Х., Ванг, К.Т., Лиу, Ј. и Хоу, БР. Ag ​​и SnO2 косензибилизоване TiO2 фотоаноди за заштиту 304SS у видљивој светлости. Ли, Х., Ванг, КСТ, Лиу, И. & Хоу, БР Аг 和СнО2 共敏化ТиО2 光阳极,用于在可见光下保护304СС。 Ли, Х., Ванг, К.Т., Лиу, Ј. и Хоу, Б.Р. Аг Ли, Х., Ванг, КСТ, Лиу, И. & Хоу, БР. Ли, Х., Ванг, К.Т., Лиу, Ј. и Хоу, БР. TiO2 фотоанода ко-сензибилизована са Ag и SnO2 за заштиту од видљиве светлости 304SS.корос. наука. 82, 145–153 (2014).
Вен, ЗХ, Ванг, Н., Ванг, Ј. и Хоу, БР. Ко-сензибилизована TiO2 наножица са Ag и CoFe2O4 за фотокатодну заштиту нержавног челика 304 под видљивом светлошћу. Вен, ЗХ, Ванг, Н., Ванг, Ј. и Хоу, БР. Ко-сензибилизована TiO2 наножица са Ag и CoFe2O4 за фотокатодну заштиту нержавног челика 304 под видљивом светлошћу.Вен, ЗХ, Ванг, Н., Ванг, Ј. и Хау, БР Ag и CoFe2O4 ко-сензибилизовани са TiO2 наножицом за заштиту фотокатоде 304 SS у видљивој светлости. Вен, ЗХ, Ванг, Н., Ванг, Ј. & Хоу, БР Аг 和ЦоФе2О4 共敏化ТиО2 纳米线，用于在可见光下对ァ下对コ下对コ下对コ坉进共敏化ТиО2 Вен, ЗХ, Ванг, Н., Ванг, Ј. & Хоу, БР АгВен, ЗХ, Ванг, Н., Ванг, Ј. и Хау, БР Ag и CoFe2O4 ко-сензибилизоване TiO2 наножице за заштиту фотокатоде 304 SS у видљивој светлости.Тумачење. Ј. Електрохемија. наука. 13, 752–761 (2018).
Бу, ЈЈ и Ао, ЈП Преглед фотоелектрохемијских катодних заштитних полупроводничких танких филмова за метале. Бу, ЈЈ и Ао, ЈП Преглед фотоелектрохемијске катодне заштите танких полупроводничких филмова за метале. Бу, ИИ & Ао, ЈП. Бу, ЈЈ и Ао, ЈП Преглед фотоелектрохемијске катодне заштите танких полупроводничких филмова за метале. Бу, ИИ & Ао, ЈП 金属光电化学阴极保护半导体薄膜综述。 Бу, ИИ & Ао, ЈП метализација 光电视光阴极电影电影电影电视设计。 Бу, ИИ & Ао, ЈП Обзор металлическој фотоелектрохимическој катодној заштити тонких полупроводникових пленок. Bu, YY и Ao, JP Преглед металне фотоелектрохемијске катодне заштите танких полупроводничких филмова.Зелено енергетско окружење. 2, 331–362 (2017).