TiO2薄膜的耐海水腐蚀性能研究

论文摘要

随着生产力的发展和科学技术的进步,人类与海洋的关系已经越来越密切,探索、开发、研究海洋也已成为全世界的共识。金属材料在海洋中的腐蚀相当严重,因此防止金属的海水腐蚀发展特种海洋材料已经成为当前的一个重要课题。本文在TiO2薄膜优异的物理化学性能的基础上,旨在研究和利用TiO2薄膜在黑暗条件下的疏水性能,加强材料表面与腐蚀环境的隔离,防止海洋微生物的附着,减缓材料表面腐蚀的发生,探索和研究一种能够应用于深海黑暗环境的耐腐蚀材料。首先,我们于不同的氧化温度条件下在金属钛表面制备了一层致密的氧化物膜,利用XRD表征了不同条件下制备的氧化物膜的结构,利用接触角测量仪和扫描电镜等测试方法研究了TiO2薄膜表面结构对于氧化物膜表面亲疏水性能的影响,初步探讨了影响氧化物膜表面疏水性的关键因素。通过优化氧化物膜的制备条件,改变氧化物膜的表面结构,我们在金属钛表面成功制备出超疏水性TiO2薄膜。其次,本文研究了光照条件对TiO2薄膜疏水性能及耐腐蚀性能的影响。通过海水浸泡实验,研究了自然光照条件和黑暗条件下TiO2薄膜耐海水腐蚀性能的变化,海水浸泡结果表明:亲水性TiO2膜在海水浸泡条件下存在着表面光化学腐蚀现象;疏水性TiO2薄膜在黑暗的环境中其外观形貌几乎不发生变化,电化学测试结果表明其具有优异的耐海水腐蚀性能。再次,本文研究了TiO2薄膜表面的微生物附着状况,研究结果表明:在自然光照条件下,由于TiO2半导体薄膜本身的光化学特性,TiO2薄膜能够将附着在其表面的微生物氧化或降解,因而能够有效的抑制海洋微生物在其表面的附着。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 金属腐蚀与防护
• 1.1.0 金属腐蚀的定义
• 1.1.1 金属腐蚀的危害
• 1.1.2 金属腐蚀的类型
• 1.1.3 金属腐蚀的防护方法
• 1.2 金属钛和钛合金
• 1.2.1 金属钛和钛合金的性质
• 1.2.2 金属钛的氧化物
• 1.2.3 金属钛表面的氧化处理方法
• 1.3 实验原理
• 1.3.1 材料表面浸润性能评价
• 1.3.2 半导体薄膜电极的电化学特性
• 1.3.3 电化学阻抗谱原理
• 1.3.4 极化曲线原理
• 2 薄膜'>2 高温火焰氧化法制备TiO₂薄膜
• 2.1 实验方法
• 2 薄膜的制备'>2.1.1 TiO₂薄膜的制备
• 2 薄膜的结构、微观形貌及亲疏水性能表征'>2.1.2 TiO₂薄膜的结构、微观形貌及亲疏水性能表征
• 2 薄膜的电化学性能测试'>2.1.3 TiO₂薄膜的电化学性能测试
• 2.2 结果与讨论
• 2 薄膜的XRD 图谱'>2.2.1 TiO₂ 薄膜的XRD 图谱
• 2 薄膜的微观形貌'>2.2.2 TiO₂薄膜的微观形貌
• 2 薄膜的亲疏水性能'>2.2.3 TiO₂薄膜的亲疏水性能
• 2 薄膜的电化学阻抗谱'>2.2.4 亲、疏水性TiO₂薄膜的电化学阻抗谱
• 2 薄膜的电化学阻抗谱分析'>2.2.5 海水浸泡后TiO₂薄膜的电化学阻抗谱分析
• 2/Ti 电极的极化曲线分析'>2.2.6 海水浸泡后TiO₂/Ti 电极的极化曲线分析
• 2.3 小结
• 2 薄膜'>3 电阻炉氧化法制备TiO₂薄膜
• 3.1 实验方法
• 2 薄膜的制备'>3.1.1 TiO₂薄膜的制备
• 2 薄膜的结构、微观形貌及亲疏水性能表征'>3.1.2 TiO₂薄膜的结构、微观形貌及亲疏水性能表征
• 2 薄膜的电化学性能测试'>3.1.3 TiO₂薄膜的电化学性能测试
• 3.2 结果与讨论
• 2 薄膜的XRD 图谱'>3.2.1 不同氧化温度条件制备的TiO₂ 薄膜的XRD 图谱
• 2 薄膜的微观形貌'>3.2.2 不同氧化温度条件制备的TiO₂薄膜的微观形貌
• 2 薄膜的疏水性能'>3.2.3 不同氧化温度条件制备的TiO₂薄膜的疏水性能
• 2 薄膜的电化学阻抗谱分析'>3.2.4 疏水性TiO₂薄膜的电化学阻抗谱分析
• 2 薄膜的极化曲线分析'>3.2.5 疏水性TiO₂薄膜的极化曲线分析
• 2 薄膜海水浸泡实验'>3.2.6 不同光照条件下的TiO₂薄膜海水浸泡实验
• 2 薄膜表面微生物附着状况研究'>3.2.7 TiO₂薄膜表面微生物附着状况研究
• 3.3 小结
• 2 薄膜'>4 超疏水性TiO₂薄膜
• 4.1 实验方法
• 2 薄膜的制备'>4.1.1 超疏水性TiO₂薄膜的制备
• 2 薄膜的表征'>4.1.2 超疏水性TiO₂薄膜的表征
• 2 薄膜的电化学性能测试'>4.1.3 超疏水性TiO₂薄膜的电化学性能测试
• 4.2 结果与讨论
• 2 薄膜的XRD 图谱'>4.2.1 超疏水性TiO₂ 薄膜的XRD 图谱
• 2 薄膜的微观形貌'>4.2.2 超疏水性TiO₂薄膜的微观形貌
• 2 薄膜的超疏水性能'>4.2.3 TiO₂薄膜的超疏水性能
• 2 薄膜的电化学阻抗谱'>4.2.4 超疏水性TiO₂薄膜的电化学阻抗谱
• 4.2.5 极化曲线分析
• 4.3 小结
• 5. 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文