【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及腐蚀防护，具体涉及一种用于光电阴极保护的wo3-zifs复合膜及其应用。
技术介绍
1、阴极保护技术以其直接、彻底、耐用等优点被广泛应用于海洋基础设施的腐蚀防护。目前，常用的阴极保护方法主要分为牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护两大类。对于牺牲阳极阴极保护技术而言，该技术不仅存在“生产过程耗费能源”及“溶解产物易污染海洋生态环境”等弊端，同时存在保护效率受限于阳极材料的分解速率及脱落过程等缺点。对于外加电流阴极保护技术而言，该技术存在“较高的检测与维护费用”、“需要持续稳定的电源供给”及“沿海岛礁区域需要耗费大量的资源成本、人力成本铺设输电管线”等缺点。因此，开发具有绿色环保优势的新型阴极保护技术势在必行。
2、光电阴极保护技术作为一种利用取之不竭的太阳能对金属进行腐蚀防护的新型阴极保护技术，既具有阴极保护技术的直接性及彻底性的技术优势，同时避免了传统阴极保护技术存在的污染环境及耗费资源的弊端，引起了科研工作者们的广泛关注。它的原理是n型半导体在受到入射光激发的条件下，价带电子被激发到导带，形成光生电子及空穴的分离。如果光生电子电势比金属自腐蚀电位更负，那么它们便可以转移至与之形成电连接的金属，并在该金属表面富集，从而实现对该金属的阴极保护。间歇性及地域性是光电应用领域的一大难题。当处于黑昼、暗光及阴雨天气时，海洋中的金属构件面临更加严苛的腐蚀环境和人工无法即时维护等难题，光电阴极保护技术在此时却几乎无法发挥其腐蚀防护作用。
3、wo3因其高电子迁移率、成本低廉、环境友好等优点被视为具有极大
技术实现思路
1、本专利技术提供了用于光电阴极保护的wo3-zifs复合膜及其应用，解决现有光电阴极保护技术中存在的储能效率低及稳定性差等问题，wo3与zifs具有良好的能带匹配，所构筑异质结构促进了光生电子及空穴的有效分离，因而实现了较高的储能效率。同时，通过调控配体类型，实现了对其表面疏水性的有效调控，不仅有效提高了光阳极的稳定性，而且为构筑兼具疏水性及储能双功能的太阳能板的构筑提供了良好的借鉴思路。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：
3、本专利技术提供了一种用于光电阴极保护的wo3-zifs复合膜，是由下述制备方法制成：
4、(1)对导电玻璃进行清洗；
5、(2)通过水热法在经步骤(1)处理得到的导电玻璃生长wo3薄膜；
6、(3)通过在所述的wo3薄膜表面通过电沉积技术得到用于光电阴极保护的wo3-zifs复合薄膜。
7、其中，步骤(1)中，清洗具体将所述导电玻璃置于第一溶液、第二溶液中进行超声清洗；所述第一溶液为乙醇或丙酮，所述第二溶液为去离子水；每次超声清洗的时间为10～30min。
8、其中，所述导电玻璃为fto导电玻璃或者ito导电玻璃。
9、其中，步骤(2)具体为：将5-10g钨酸钠溶解在60ml水或无水乙醇中，然后加入5-10ml浓硫酸制成混合溶液，再将清洗好的导电玻璃置于上述混合溶液中，在90-110℃下反应7-9h，再转移到马弗炉中升温至400-600℃，煅烧1-3h，得到wo3薄膜。
10、其中，所述浓硫酸的加入量为7ml。
11、其中，步骤(3)具体为：以覆盖wo3的导电玻璃作为工作电极，pt和饱和甘汞分别作为对电极和参比电极，以50ml 0.15m co(no3)2·6h2o溶液为电解液，在-1.0v(vs sce)电压下，持续200s，在wo3表面制备co(oh)2；将上述样品分别在1m 2-甲基咪唑溶液、1m苯并咪唑溶液、1m 5-氯苯咪唑溶液中浸泡12h，80℃真空干燥1h，即可得到wo3-zif-1，wo3-zif-2以及wo3-zif-3。
12、本专利技术并提供了一种wo3-zifs复合膜在光电阴极保护中的应用。
13、为了实现在暗态条件下对金属的有效保护，本工作构筑了一种可控疏水性的wo3-zifs储能光阳极，该材料具备以下优势：1)zifs的大比表面积和多孔性可以提供更多的活性位点，提高复合光阳极对光的利用效率；2)zifs的导带电位明显低于wo3，两者构建的内置电场有利于促进光生电子及空穴的分离，提高光电转换效率；3)通过调控zifs的配体类型可以有效调控wo3-zifs光阳极的疏水性；4)zifs修饰的wo3纳米片表现出良好的疏水性，不仅可以减少溶液对光阳极的浸润侵蚀提高光阳极的稳定性，同时可以减少光的透过率从而提升光的利用效率。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
15、1、本专利技术构筑了一种具有可控疏水性的wo3-zifs储能光阳极，通过改变配体类型及构筑异质结构协同的策略解决了wo3基光阳极存在的低暗态储能效率、高电子及空穴复合率及弱光阳极稳定性等难题，实现了在明/暗态下对金属的稳定保护。需要说明的是，本专利技术所制备的复合光阳极能够在无空穴捕获剂的海水环境中实现对304ss的稳定明/暗态光电化学阴极保护。
16、2、本专利技术wo3-zifs复合膜的制备方法，解决了目前的光阳极制备工艺繁琐、效率低等问题。本专利技术通过在导电玻璃表面原位生长wo3，以电沉积技术引入zifs，成功得到了具有疏水及储能双功能的wo3-zifs薄膜。该薄膜的制备方法具有简单、高效、易于规模生产等优点，所制备的光阳极具有较高的稳定性和腐蚀防护效率。
17、3、本专利技术所制备的wo3-zifs储能光阳极具有高比表面积、良好的疏水性和高暗态储能效率等优点，不仅能够应用于光电阴极保护领域，而且对于制备兼具高疏水性及储能效率的自清洁太阳能板具有重要的借鉴意义。
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1.一种用于光电阴极保护的WO3-ZIFs复合膜，其特征在于是由下述制备方法制成：
2.根据权利要求1所述的一种用于光电阴极保护的WO3-ZIFs复合膜，其特征在于：步骤(1)中，清洗具体将所述导电玻璃置于第一溶液、第二溶液中进行超声清洗；所述第一溶液为乙醇或丙酮，所述第二溶液为去离子水；每次超声清洗的时间为10～30min。
3.根据权利要求1所述的一种用于光电阴极保护的WO3-ZIFs复合膜，其特征在于：所述导电玻璃为FTO导电玻璃或者ITO导电玻璃。
4.根据权利要求1所述的一种用于光电阴极保护的WO3-ZIFs复合膜，其特征在于：步骤(2)具体为：将5-10g钨酸钠溶解在60ml水或无水乙醇中，然后加入5-10ml浓硫酸制成混合溶液，再将清洗好的导电玻璃置于上述混合溶液中，在90-110℃下反应7-9h，再转移到马弗炉中升温至400-600℃，煅烧1-3h，得到WO3薄膜。
5.根据权利要求4所述的一种用于光电阴极保护的WO3-ZIFs复合膜，其特征在于：所述浓硫酸的加入量为7ml。
6.根据权利要求1所述的一种
7.权利要求1-6任一项WO3-ZIFs复合膜在光电阴极保护中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种用于光电阴极保护的wo3-zifs复合膜，其特征在于是由下述制备方法制成：
2.根据权利要求1所述的一种用于光电阴极保护的wo3-zifs复合膜，其特征在于：步骤(1)中，清洗具体将所述导电玻璃置于第一溶液、第二溶液中进行超声清洗；所述第一溶液为乙醇或丙酮，所述第二溶液为去离子水；每次超声清洗的时间为10～30min。
3.根据权利要求1所述的一种用于光电阴极保护的wo3-zifs复合膜，其特征在于：所述导电玻璃为fto导电玻璃或者ito导电玻璃。
4.根据权利要求1所述的一种用于光电阴极保护的wo3-zifs复合膜，其特征在于：步骤(2)具体为：将5-10g钨酸钠溶解在60ml水或无水乙醇中，然后加入5-10ml浓硫酸制成混合溶液，再将清洗好的导电玻璃置于上述混合溶液中，在90-110℃下反应7-9h，再转移到马弗炉中升温...
【专利技术属性】
技术研发人员：李万锋，李伟华，王凯旋，魏嘉鸿，曹文凯，
申请(专利权)人：河南省科学院，
类型：发明
国别省市：
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