تهیه فوتوآندهای برپایه هماتیت اصلاح شده با تنگستن برای حفاظت کاتدی فوتوالکتروشیمیایی فولاد ضدزنگ

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه شیمی فیزیک، دانشکده شیمی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشیار، گروه شیمی فیزیک، دانشکده شیمی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

3 کارشناس ارشد، دانشکده شیمی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

حفاظت کاتدی با استفاده از فوتوکاتالیستها، روش جدیدی از محافظت فلزات است که به حفاظت کاتدی فوتوالکتروشیمیایی مشهور است. در این پژوهش، در ابتدا نانولوله‌های هماتیت به روش آندایزینگ الکتروشیمیایی تهیه ‌شد و سپس با استفاده از روش رسوب ‌شیمیایی‌ حمامی در زمان‌های مختلف، ذرات تنگستن تری اکسید بر ‌روی سطح نانولوله‌های هماتیت ایجاد شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی، تشکیل نانولوله های منظم هماتیت را بر روی سطح تائید کرد به گونه ای که افزایش زمان رسوب‌دهی، باعث کاهش قطر دهانه نانولوله ها از 40 نانومتر به حدود 36 نانومتر شد. نتایج آزمونهای XRD و EDX-Mapping حضور ذرات تنگستن و توزیع یکنواخت آن بر روی سطح نانولوله ها را نشان داد. برای بررسی خاصیت فوتوالکتروشیمیایی نمونه‌ها، به عنوان فوتوآند در حفاظت فوتوالکتروشیمیایی فولاد ضدزنگ 403، از روش‌های کرونوآمپرومتری، پتانسیل مدار باز و روش تافل استفاده شد. نتایج نشان داد که نمونه‌های پوشش داده شده از عملکرد بهتری در مقایسه با نمونه‌های فاقد پوشش برخوردار بوده و از بین همه نمونه ها، نمونه ‌T3 (با زمان رسوب‌دهی سه ساعت) بهترین عملکرد را دارد. همچنین محاسبه نیمه عمر الکترون‌ در نمونه‌ها با استفاده از نمودارهای OCP نشان داد که این مقدار برای نمونه های H، T1، T2 و T3 به‌ترتیب برابر است با 92/0، 96/1، 12/2، 99/1 ثانیه.

کلیدواژه‌ها


[1] Y. Bu, J.P. Ao, A review on photoelectrochemical cathodic protection semiconductor thin films for metals, Green Energy Environ, 2(2017), 331-362
[2] J. Cui, Y. Pei, Enhanced photocathodic protection performance of Fe2O3/TiO2 heterojunction for carbon steel under simulated solar light, J Alloy Compd, 779(2019), 183-192
[3] M.M. Momeni, Y. Ghayeb, N. Moosavi, Preparation of Ni-Pt/Fe-TiO2 nanotube films for photoelectrochemical cathodic protection of 403 stainless steel, Nanotechnology 29(2018), 425701
[4] X. Ma, Z. Ma, D. Lu, Q. Jiang, L. Li, T. Liao, B .Hou, Enhanced photoelectrochemical cathodic protection performance of MoS2/TiO2 nanocomposites for 304 stainless steel under visible light, J. Mater. Sci. Technol. In press, (2020), In Press.
[5] X.B. Ning, X.T. Wang, Q. Shao, S.S. Ge, L.F.Chi, Y.B. Nan, H. Liang, B.R. Hou, ZnPc/TiO2 composites for photocathodic protection of 304 stainless steel, J. Electroanal. Chem. 8581 (2020), 113802
[6] Y. Nan, X. Wang, X. Ning, J. Lei, S. Guo, Y. Huang, J. Duan, Fabrication of Ni3S2/TiO2 photoanode material for 304 stainless steel photocathodic protection under visible light, Surf. Coat. Technol. 37715 (2019), 124935
[7] W. Liu, T. Du, Q. Ru, S. Zuo, Y. Cai, C. Yao, Preparation of graphene/WO3/TiO2 composite and its photocathodic protection performance for 304 stainless steel, Mater. Res. Bull. 102 (2018), 399-405
[8] X. Wang, Z.C. Guan, P. Jin, Y.Y. Tang, G.L. Song, G.K. Liu, R.G. Du, Facile fabrication of BiVO4 modified TiO2 nanotube film photoanode and its photocathodic protection effect on stainless steel, Corros. Sci. 157 (2019), 247-255
[9] M.M. Momeni, Y. Ghayeb, A. Hallaj, R. Bagheri, Z. Songd, H. Farrokhpour, Effects of platinum photodeposition time on the photoelectrochemical properties of Fe2O3 nanotube electrodes, Mater Lett. 237(2019), 188-192
[10] A. Pawlik, K. Hnida, R.P. Socha, E. Wiercigroch, K. Małek, G.D. Sulka, Effects of anodizing conditions and annealing temperature on the morphology and crystalline structure of anodic oxide layers grown on iron, Appl Surf Sci, 426(2017), 1084-1093
[11] J. Hu, Z.C. Guan, Y. Liang, J.Z. Zhou, Q. Liu, H.P. Wang, H. Zhang, R.G. Du, Bi2S3 modified single crystalline rutile TiO2 nanorod array films for photoelectrochemical cathodic protection, Corros Sci, 125(2017), 59-67
[12] Y. Liang, Z.C. Guan, H.P. Wang, R.G. Du, Enhanced photoelectrochemical anticorrosion performance of WO3/TiO2 nanotube composite films formed by anodization and electrodeposition, Electrochem Commun, 77(2017) 120-123
[13] Y.C. Pu, Y. Ling, K.D. Chang, C.M. Liu, J.Z. Zhang, Y.J. Hsu, Y. Li, Surface Passivation of TiO2 Nanowires Using a Facile Precursor-Treatment Approach for Photoelectrochemical Water Oxidation, J Phys Chem C, 118(2014) 15086-15094
[14] H. Li, X. Wang, Q. Wei, B. Hou, Photocathodic protection of 304 stainless steel by Bi2S3/TiO2 nanotube films under visible light, Nanoscale Res Lett, 12(2017), 80