1、TiO2具有良好的光電特性、光催化性及化學穩(wěn)定性等，在光催化劑、氣敏傳感器、太陽能電池、光生陰極保護等高科技領域有著廣闊的應用前景，成為一種最具潛力的半導體材料。將光照下的納米氧化鈦膜層產生的光生陰極保護作用應用于金屬防腐蝕已經引起科學家的極大興趣。但TiO2覆蓋膜作為金屬防腐蝕涂層存在膜層缺陷和不均一性的技術問題，而且由于TiO2帶隙較寬(Eg=3.0-3.2ev)，只吸收λ<387nm的紫外光，而且光激發(fā)產生電子-空穴對易于復合，導

2、致光量子效率低，太陽光譜中占絕對大分量的可見光未能有效利用，導致在可見光和暗態(tài)下不能起到有效的光生陰極保護作用。 本論文側重發(fā)展多種先進的TiO2納米復合膜材料和表面改性技術，采用溶膠凝膠法和浸漬提拉技術在316不銹鋼及銅表面構筑納米TiO2薄膜及SnO2-TiO2、N-TiO2復合膜，引入紫外光對薄膜進行改性。同時發(fā)展電化學陽極氧化法，在鈦基體表面制備一層具有特殊納米結構的TiO2納米管陣列和金屬離子摻雜的TiO2納米管膜。利

3、用SEM、XRD、XPS、UV-Vis等表征方法系統(tǒng)研究納米薄膜的形貌、晶型、組成等。采用腐蝕電化學和光電化學相結合技術，測試膜層的光電化學性質，研究TiO2復合顆粒膜及摻雜半導體納米管陣列薄膜對金屬基體的光生陰極保護作用。以期通過摻雜改性技術和利用具有奇特性質的納米管陣列作為光陽極有效延長光生電子-空穴對的壽命，強化可見光范圍內和暗態(tài)下持續(xù)有效的光生陰極保護的作用，并探明膜層光生陰極保護的作用機理。主要進展及研究成果如下： 1

4、.對傳統(tǒng)TiO2溶膠制備方法進行了改進，簡化實驗操作程序，在室溫下制備了顆粒尺寸可控的超微粒子TiO2、TiO2-SnO2、N-TiO2溶膠，各種光電化學技術研究在金屬表面超薄納米TiO2復合摻雜顆粒膜在不同腐蝕性溶液體系中的耐腐蝕行為，同時考察溶液濃度、膜厚、摻雜等條件的影響，制備了有最佳耐蝕性的納米膜，有效提高金屬或合金的耐腐蝕性能，并探明納米膜的抗腐蝕機理。 2.采用腐蝕電化學和光電化學方法研究納米TiO2膜及其復合膜的光

5、電性能及影響因素。發(fā)現復合膜能夠減緩光生電子空穴對電荷的復合，在紫外光照射下產生較強的光生電流；采用濕法實現了有效的N摻雜，N摻雜形成了新能級，通過N2p與O2p態(tài)的混合而導致TiO2禁帶寬度變窄，獲得了良好的可見光響應。實現在紫外、可見光和暗態(tài)下高效的光生陰極保護，同時也使納米膜和復合膜具有更強的阻擋層作用，發(fā)揮納米復合膜的雙重保護協(xié)同作用的功能。 3.在含有F-的電解液體系中，采用電化學陽極氧化法成功地在鈦基體表面制備了排列

6、整齊、高度有序的TiO2納米管及Fe摻雜型納米管陣列。采用光電化學聯(lián)用系統(tǒng)研究納米管陣列的光電響應特性，結果表明：以TiO2納米管陣列膜作為光生陽極時.在紫外光區(qū)(λ<387nm)有顯著增強的光生電流響應。 4.采用在氟化電解液中直接加入含有Fe2+摻雜物的方法，成功實現了納米TiO2的Fe摻雜，鐵元素以Fe的氧化物或者Fe(Ⅲ)離子的形式接入半導體TiO2的晶格中，窄化TiO2帶隙，使光譜響應擴展到波長大于400nm的可見光區(qū)