[发明专利]一种异质结型金属防腐蚀颜料

说明书

本发明属于材料化学技术领域，具体涉及一种具有异质结型金属防腐颜料的制备方法。异质结型金属防腐颜料由氧化锌和钨氧化物组成，具有的二维的纳米片阵列结构和光电特性，有效抑制了水和氯离子的转移，质结双组分界面相互作用以及缺陷氧空位的存在，可以防止腐蚀性离子与金属表面之间的接触从而发挥有效的耐腐蚀作用，表现出极其优异的防腐蚀性能。

技术领域

本发明属于无机精细化工技术领域，具体涉及一种具有异质结型金属防腐颜料的制备工艺。

背景技术

众所周知，过渡金属氧化物（TMOs）半导体由于其光电性质作为一种新的可利用能源在腐蚀保护领域具有潜在的应用。在合适波长的照射下，它们的光电效应会产生光生电子-空穴对。分开的电子和空穴会影响金属表面的腐蚀反应。然而其内部电子和空穴的复合仍然限制了反应活性。因此，过渡金属氧化物异质结结构的设计由于其界面特性而引起了广泛的关注，如超导性，磁性，高催化活性，耐腐蚀性等。大量研究表明WO₃/TiO₂异质结作为光响应电极可以提供阴极保护使金属免受腐蚀。由于氧化钨和ZnO的费米能级不同，所以在吸收能量之后氧化锌和氧化钨中存在强大的内置电场，为光生载流子的分离提供有效的空间，并且成功解决了低能激发和电子转移的问题。异质结产生的电子转移到金属表面，或者光生空穴捕获腐蚀反应的传输电子。目前防腐蚀涂层与颜料之间的不相容性导致分散性差和界面相互作用弱，不利于涂层的长期屏蔽性能的改善。因此探究异质结对腐蚀过程电子流动的影响，拓展多功能防腐蚀机制颜料是值得研究的课题。

设计一种具有光响应，影响腐蚀反应电子转移并且具有屏蔽作用的多功能材料可以为腐蚀保护开辟新道路。混合价材料由于其晶格空位中电子的集体振荡导致其独特的局部表面等离子体共振效应（LSPR）使其在防腐蚀领域产生很大的优势。此外，亚化学计量的化合物是能量转换和存储的引人入胜的候选者。众所周知，在金属氧化物中氧空位的形成增加了载流子密度（充当电子供体）并增加了表面上的吸附位点的数量。钨氧化物由WO₆八面体的基本单元组成，可承受大量的缺氧，导致产生了一系列化学计量和非化学计量的WO_x组成，即WO₃，W₁₀O₂₉，W₁₈O₄₉，W₁₇O₄₇，WO₂等。已经证明通过产生氧空位形成的WO_3-x TMOs在室温下是热力学稳定的，可以保护材料免受光腐蚀并且抵抗过氧物质。因此，通过氧空位工程调节电子结构制备性能可控的混合价材料，可赋予材料特殊的功能特性。ZnO/WO₃异质结具有出色的光电转换能力，但是光响应范围有限。因此构建WO_3-x/ZnO异质结可以提高可见光利用率为铁块提供可靠的光阴极保护。同时，ZnO TMOs作为一种新型高效的腐蚀抑制剂也可以形成致密的钝化膜进一步增强物理屏蔽性。基于此，探索混合价材料和异质结结构对腐蚀行为的影响具有十分重要的意义。

本发明重点是设计一种具有光伏特性的异质结，以解决防腐领域材料效率低和高能耗的问题。混合价WO_2.92 TMOs表面氧空位缺陷的改性作用可以吸附氧气捕获电子抑制阴极腐蚀反应。ZnO/WO_2.92（ZWO_2.92）异质结的能带弯曲引起的内部电场促进了光生载流子的分离。随后，氧空位赋予的LSPR效应也会实现大量高能热电子的聚集。积累的电子进一步富集在金属表面，可以降低金属的电位以保护铁基体。此外，涂层表面钝化膜的形成以及高疏水性也进一步提高其阻隔性能。因此，提出了一种新型友好的ZnO材料和亚化学计量的WO_2.92TMOs构建异质结的策略，本发明有助于解决目前单一的只能提高阻隔和屏蔽性能防腐方法以及光阴极保护的局限性问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有异质结型金属防腐颜料，为金属防腐蚀领域提供一类新型高效的防腐蚀颜料。