[发明专利]层状双金属氢氧化物基复合薄膜的制备方法及用途

说明书

本发明公开了一种层状双金属氢氧化物基复合薄膜的制备方法及用途，包括以下步骤：（1）层状双金属氢氧化物的沉积：将金属基体浸没在含特定的不同种类混合金属盐溶液中，以金属基体作为工作电极，铂片电极作为辅助电极，通过电化学辅助沉积法在金属基体上施加阴极电位，在金属表面沉积LDH薄膜；（2）缓蚀剂的负载：将沉积得到的样品浸泡在含具有减缓金属腐蚀速率的阴离子缓蚀剂的溶液中，利用LDH自身的层间阴离子交换能力，负载阴离子缓蚀剂；（3）复合薄膜的制备：通过电沉积的方法在负载了缓蚀剂的LDH薄膜表面制备ZnO、TiO₂或SnO₂半导体材料薄膜，得到两种材料的复合薄膜。复合薄膜兼具两种材料的优点，可以实现对金属的良好的腐蚀防护作用。

技术领域

本发明涉及金属腐蚀防护领域，尤其涉及一种层状双金属氢氧化物基复合薄膜的制备方法及用途。

背景技术

光生阴极保护技术由于其环境友好、无需外加电流等优点，近年来在金属腐蚀防护领域被广泛应用。这其中TiO₂由于遇酸、碱稳定、来源广泛等优势，已被应用在光生阴极保护领域之中。但目前的光生阴极保护技术很少能够在不通光条件下也具备对金属基体的保护能力，实际使用中每天只能在有光照的10个小时内有效保护金属，在没有光照的时候没有保护效果。这个问题的存在使得光生阴极保护在实际应用中有着一定的局限性，限制了光生阴极保护的发展。

层状双金属氢氧化物（Layered Double Hydroxides，LDH）又名水滑石，属于阴离子型层状化合物，是一类阴离子粘土，层间的阴离子具有可交换性。三价M³⁺阳离子通过对水镁石层中的一些二价M²⁺阳离子进行同晶取代后产生带正电荷的片状结构，通过在这些片状结构之间的水合夹层通道中插入阴离子来平衡正电荷。LDH因其自身阴离子可交换性可以释放阴离子缓蚀剂、吸附腐蚀介质Cl^-，在金属防腐蚀领域已有广泛应用。但一般LDH薄膜只能通过被动阻挡作用和缓蚀剂对腐蚀进行防护，效果较为单一。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供层状双金属氢氧化物基复合薄膜的制备方法及用途。我们尝试将两种材料进行复合得到一种双功能的复合薄膜。复合薄膜底层的LDH薄膜具有释放缓蚀剂和吸附腐蚀介质氯离子的功能，在没有光照的时候可以实现对金属的保护。半导体薄膜材料中的半导体材料的存在使得复合薄膜具有光吸收的能力，可以在光照条件下激发出光生电子，对金属起到阴极保护作用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种层状双金属氢氧化物基复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）层状双金属氢氧化物（LDH）的沉积：

金属基体经打磨、除油、清洗、干燥；50~100 mL去离子水中加入总量为0.1~5 g的金属M硝酸盐、金属N硝酸盐，搅拌，M和N不相同；在三电极电解槽中加入配制好的混合金属盐溶液，Ag/AgCl作为参比电极，金属基体作为工作电极，铂网作为对电极进行电沉积。电沉积后用去离子水清洗金属表面，烘干；

（2）缓蚀剂的负载：

配制缓蚀剂浓度为0.01~1 M的溶液，用NaOH或KOH调节pH至9~14，搅拌均匀备用；将步骤（1）中沉积得到的样品浸泡在缓蚀剂的溶液中，处理后用去离子水清洗样品表面，烘干；

（3）复合薄膜的制备：配制浓度为0.01~1 M的电沉积溶液，在三电极电解槽中加入配制好的电沉积溶液，Ag/AgCl作为参比电极，步骤（2）处理的样品作为工作电极，铂网作为对电极进行电沉积，电沉积后用去离子水清洗金属表面，烘干；

步骤（1）中所述的金属M、N的组合包括：CoFe、NiAl、ZnFe、NiFe、MgFe或ZnCr，所用的金属基体为铁、铜、镍及上述金属的合金，所述的电沉积为阴极电沉积，沉积电位为-0.7~-1.9 V，沉积时间为1~5 min，沉积的温度为20~60 ℃。