原位构建Co-TiO₂/SrTiO₃异质结显著提升光电化学阴极保护性能

摘要

TiO₂纳米管阵列（NTAs）已被广泛应用于偶联金属的光电化学阴极保护，但由于其较大的禁带宽度和低光生载流子分离效率，限制了其光电化学性能。本研究采用阳极氧化法制备了Co-TiO₂ NTAs，在180℃水热1 h条件下原位合成了Co-TiO₂/SrTiO₃复合材料以保护304不锈钢（304 SS）。实验结果表明，Co²⁺的掺杂使TiO₂的带隙减至2.94 eV，拓宽了其光吸收范围。此外，Co-TiO₂与SrTiO₃复合在光照条件下的光电流密度达到60μA·cm^-2，是纯TiO₂ NTAs样品的光电流密度的6.7倍。在光电化学阴极保护性能方面，样品的开路电位相比304 SS的开路电位（-0.16 V）负移420 mV，变为-0.58 V，是TiO₂ NTAs样品负移量的2.5倍。相比之下，复合样品表现出更优异的光电化学阴极保护性能。经过四轮光照循环测试后，复合材料的性能保持稳定，未出现明显的变化。

关键词

TiO₂ / SrTiO₃ / 异质结 / 阳极氧化法 / 光电化学阴极保护