论文部分内容阅读
钛氧化物—TiO2,无毒、具有高的光催化活性,可以降解有机污染物、抑制细菌生长和繁殖,通常用来制备抗菌包装材料。钛在空气中自发生成的氧化膜较薄,耐腐蚀性和耐磨性差。目前通常使用阳进极氧化工艺对钛金属表面行改性。阳极氧化常用的强酸、强碱电解液易挥发、毒性大、危险性高。因而开发一种绿色环保的电解液尤为重要。本文开发了一种新型环保的还原氧化石墨稀（RGO）/柠檬酸（C6H8O7）体系电解液,研究了阳极氧化电位、氧化时间等对钛氧化膜的生长、结晶及耐腐蚀性能的影响,并探索了氧化膜的生长结晶机理。研究发现:开发的还原氧化石墨烯/柠檬酸体系电解液的电导率为482.5us/cm,电解液的电导率随着氧化石墨烯浓度、还原时间和电解液温度的增加而逐渐增大。对阳极氧化膜进行拉曼光谱测试发现,阳极氧化膜巾钛氧化物以锐钛矿型TiO2存在,在10V低电压下,氧化20 min可以观察到TiO2的结晶吸收峰。随着氧化电压的升高,氧化膜中的TiO2晶体含量逐渐增加,然而氧化电位对氧化膜的结晶类型无影响。其中氧化电压为50 V时,锐钛矿型TiO2的结晶峰强度最高,结晶度最好,并表现出最佳的耐腐蚀性能。与基体样品相比,其自腐蚀电流jcorr降低了93.64%,极化电阻Rp和自腐蚀电位Ecorr分别提高了93.36%和60.73%。氧化时间对氧化膜的生长和结晶有着重要影响。氧化膜生长速率与溶解速率达到平衡前,延长氧化时间有利于锐钛矿型TiO2的生成,但是对氧化膜的结晶类型没有影响。与低电位相比,高电位下有更高的生长速度。在50V的氧化电压下,氧化时间分别为5、10、20和30min,其中氧化时间为20 min时样品有更高的耐腐蚀性,低jcorr为20.58nA·cm2,Ecorr与Rp值最大,分别为-185.37 mV和1.821 MΩ·cm2,与Ti样品相比,jcorr降低了93.64%,Rp和 Ecorr分别提高了93.36%和60.73%。对于氧化膜的生长结晶机理认为有一个从非晶态向晶态转变的过程,钛基板和氧化膜上的缺陷为TiO2结晶提供了核心,氧化界面与钛基体的温度梯度为结晶提供了驱动力。