涉?？咕臀g性TiO2復(fù)合薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,世界逐漸步入了海洋開(kāi)發(fā)的時(shí)代。海洋資源開(kāi)發(fā)、海上運(yùn)輸、海港和海防建設(shè)等涉海領(lǐng)域都需要大量的材料作為基礎(chǔ)。然而對(duì)于涉海材料而言,海洋是一個(gè)十分嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境,材料腐蝕尤其是海洋微生物附著導(dǎo)致的材料腐蝕失效問(wèn)題往往會(huì)導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失,甚至引發(fā)嚴(yán)重事故。因此,研究制備防止微生物附著并具良好抗腐蝕性能的涉海功能材料對(duì)于海洋開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施具有重要意義。
　　 論文針對(duì)海洋環(huán)境中金屬材料受微生物附著腐蝕非常嚴(yán)重

2、的問(wèn)題,設(shè)計(jì)研究制備一種集抗菌、耐腐蝕性能于一體的涉海功能材料,通過(guò)對(duì)海洋微生物附著與金屬電化學(xué)性質(zhì)之間相互作用的分析來(lái)探索材料的抗菌耐腐蝕性能。
　　 課題首先用分離純化方法獲得了導(dǎo)致海洋結(jié)構(gòu)材料尤其是鋼結(jié)構(gòu)腐蝕破壞的主要菌種----硫酸鹽還原菌,并通過(guò)測(cè)定細(xì)菌生長(zhǎng)曲線(xiàn)的方法確認(rèn)了該菌在一定培養(yǎng)條件下的生長(zhǎng)規(guī)律,利用該菌來(lái)研究海水環(huán)境中材料的抗菌耐腐蝕性能。
　　 通過(guò)優(yōu)化制備工藝條件,在常用海洋結(jié)構(gòu)材料----304

3、不銹鋼表面制備了TiO2及(銀)鈰摻雜TiO2薄膜。通過(guò)測(cè)試透光度曲線(xiàn)的方法研究了薄膜的光譜響應(yīng)范圍,發(fā)現(xiàn)經(jīng)(銀)鈰摻雜后,TiO2薄膜的響應(yīng)光波長(zhǎng)明顯紅移,且在可見(jiàn)光區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)度較大的吸收峰,大大增強(qiáng)了TiO2薄膜的可見(jiàn)光利用率。通過(guò)測(cè)試涂層/金屬電極的光生開(kāi)路電位.時(shí)間曲線(xiàn),確定TiO2及(銀)鈰摻雜TiO2薄膜具備較強(qiáng)的光電轉(zhuǎn)化能力,在海水環(huán)境中能夠?qū)?04不銹鋼產(chǎn)生一定的光生陰極保護(hù)作用。利用靜態(tài)殺菌方式考察了304不銹鋼基體上T

4、iO2及(銀)鈰摻雜TiO2薄膜的光催化殺菌率,發(fā)現(xiàn)薄膜均具殺菌性,對(duì)海洋環(huán)境中提取的硫酸鹽還原菌具有一定殺滅作用:并且,經(jīng)(銀)鈰摻雜后,TiO2薄膜的殺菌性能得到進(jìn)一步提高。將制備得到的涂膜不銹鋼和空白304不銹鋼浸泡在硫酸鹽還原菌的培養(yǎng)液中,浸泡不同時(shí)間后,通過(guò)掃描電鏡進(jìn)行形貌觀察及電化學(xué)手段對(duì)兩種測(cè)試樣的抗菌耐腐蝕性進(jìn)行了評(píng)測(cè)。掃描電鏡觀察結(jié)果顯示TiO2及(銀)鈰摻雜TiO2薄膜可以減少硫酸鹽還原菌在304不銹鋼基體上的附著繁

5、殖,并減小不銹鋼在硫酸鹽還原菌菌液中的腐蝕程度。電化學(xué)極化曲線(xiàn)分析認(rèn)為,不銹鋼表面TiO2及(銀)鈰摻雜TiO2薄膜的存在,使不銹鋼的腐蝕電流密度Icorr減小,腐蝕速率下降,即TiO2及(銀)鈰摻雜TiO2薄膜成功地減緩了金屬基體的陽(yáng)極溶解過(guò)程。阻抗譜解析與等效電路擬合數(shù)據(jù)顯示,在不銹鋼表面涂覆TiO2及(銀)鈰摻雜TiO2薄膜后,電極反應(yīng)中的電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct增大,試樣的抗腐蝕能力增強(qiáng),進(jìn)而說(shuō)明薄膜的存在能有效地阻止海水及硫酸鹽還原