[发明专利]一种纳米Co3

说明书

本发明涉及纳米材料技术领域，具体的说是一种纳米Co₃O₄/TiO₂半导体复合膜及其应用。Co₃O₄/TiO₂半导体复合膜可作为用于抑制金属腐蚀的防腐蚀保护膜中的应用。所述通过低温水热法，将Co₃O₄纳米立方体颗粒负载于TiO₂阵列管口，再经煅烧后形成稳定的Co₃O₄/TiO₂复合膜；即将窄带隙p型半导体Co₃O₄纳米颗粒负载于n型TiO₂纳米管管口，减弱电子‑空穴复合，获得纳米Co₃O₄/TiO₂半导体复合膜。本发明的Co₃O₄/TiO₂复合膜光阳极与304不锈钢耦连，可使不锈钢电位降至‑0.66V，且在暗态下也具有良好的阴极保护效果，具有制备方法简单，可见光利用率高、暗态下可提供持续保护的优点。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体的说是一种纳米Co₃O₄/TiO₂半导体复合膜及其应用。

背景技术

金属腐蚀是一种自然持续发生的现象，会造成严重的经济、社会和生态损失。2014年我国由腐蚀造成的经济成本约为2万亿元，占当年GDP 的3.34％。占全球总面积约70％的海洋中，由于氯离子的侵蚀以及潮湿大气环境等恶劣条件，使海洋环境中金属的腐蚀情况往往比在内陆地区更为严重。

光生阴极保护技术作为新型有效的防腐蚀技术，具有无需消耗电能，光阳极可以重复利用等优点，尤其适合阳光充足但不易更换设备的远海环境中。自TiO₂涂层被报道有光生阴极保护性能以来，TiO₂在阴极保护领域被广泛研究。其基本原理为，在光照下，光生电子从TiO₂价带跃迁至导带，再传递至金属表面，使金属发生阴极极化而得到保护。但是宽禁带宽度及光生载流子易复合的缺点，使TiO₂难以有进一步应用。因此各种对TiO₂改性的方法应运而生，其中半导体复合是一种有效的方法，它不仅可以提高TiO₂对可见光的活性，而且可以通过形成合适的能带结构促进载流子的分离。进而需要构建一种高效的用于光生阴极保护的半导体复合膜。

发明内容

本发明是针对TiO₂阵列光阳极可见光利用率低，光生载流子易复合的缺点，提供一种纳米Co₃O₄/TiO₂半导体复合膜及其应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种纳米Co₃O₄/TiO₂半导体复合膜，通过低温水热法，将Co₃O₄纳米立方体颗粒负载于TiO₂阵列管口，再经煅烧后形成稳定的Co₃O₄/TiO₂复合膜；即将窄带隙p型半导体Co₃O₄纳米颗粒负载于n型TiO₂纳米管管口，减弱电子-空穴复合，获得纳米Co₃O₄/TiO₂半导体复合膜；进而可见窄禁带p型半导体Co₃O₄的负载明显增强了TiO₂对可见光的吸收，复合材料的能带分布与内建电场促进了光生载流子的分离。

所述低温水热法的反应液为六水合硝酸钴与尿素的混合液，且六水合硝酸钴浓度为0.2～2mmol/L，尿素与六水硝酸钴的摩尔比为4.5:1～ 5:1，水热反应温度为100～120℃，水热6～8h。