摘 要
金属腐蚀给人类带来巨大的经济损失，传统的金属防腐蚀方法均存在一定的缺陷。因此开发环境友好型的金属防腐蚀技术具有重要的科学意义与工业应用前景。将纳米TiO2涂层光阴极保护技术应用于金属防腐蚀已引起人们的广泛关注。但是纳米 TiO2涂层只有在紫外光照下才有一定的光阴极保护作用，暗态下光生电子与空穴快速复合，无阴极保护作用。目前主要采用 TiO2耦合电子池材料的方法加以解决。
本文综述了纳米 TiO2涂层及其复合涂层的制备方法、光阴极保护特性及其应用的研究进展。研究了溶胶-凝胶法制备纳米 TiO2涂层的方法，对工艺进行优化，从而改善其光电化学效应，尽可能地提高涂层的光阴极保护性能；研究了 SnO2、WO3、Sb2O5以及 V2O5掺杂制备纳米 TiO2叠层涂层及其复合涂层的微观结构与光阴极保护性能，并对涂层的储存电子特性以及光阴极保护作用机理进行解释。获得以下主要结论：
（1）纳米 TiO2涂层的制备及其光阴极保护性能采用溶胶-凝胶法与浸渍提拉技术分别在 304 不锈钢与低碳钢表面制备了纳米 TiO2涂层。采用电化学方法研究了涂层的光电化学性能以及光阴极保护特性。结果表明，在3wt%NaCl 溶液中，紫外光照下纳米 TiO2涂层对 304 不锈钢有良好的光阴极保护作用。在 2.5wt％NaHCO3溶液中，紫外光照下纳米 TiO2涂层对低碳钢有一定的光阴极保护作用。
（2）纳米 TiO2/SnO2与 TiO2-SnO2涂层的制备及其光阴极保护性能采用溶胶-凝胶法与浸渍提拉技术在304不锈钢上分别制备了纳米TiO2/SnO2叠层涂层与纳米 TiO2-SnO2复合涂层。采用电化学方法研究了涂层的光电化学性能以及光阴极保护特性。结果表明，紫外光照下纳米 TiO2-SnO2复合涂层的光阴极保护作用好于纳米TiO2/SnO2叠层涂层。停止紫外光照后，纳米 TiO2/SnO2叠层涂层的延时阴极保护时间可达 7h，而纳米 TiO2-SnO2复合涂层仅仅为 45min。
（3）纳米 TiO2/WO3与 TiO2-WO3涂层的制备及其光阴极保护性能采用溶胶-凝胶法与浸渍提拉技术在 304 不锈钢上分别制备了纳米 TiO2/WO3叠层涂层与纳米 TiO2-WO3复合涂层。采用电化学方法研究了涂层的光电化学性能以及光阴极保护特性。结果表明，紫外光照下纳米 TiO2-WO3复合涂层的光阴极保护作用好于纳米TiO2/WO3叠层涂层。停止紫外光照后，纳米 TiO2/WO3叠层涂层的延时阴极保护时间可达 6h，而纳米 TiO2-WO3复合涂层仅仅为 30min。（4）纳米 TiO2/Sb2O5与 TiO2-Sb2O5涂层的制备及其光阴极保护性能采用溶胶-凝胶法与浸渍提拉技术在 304 不锈钢上分别制备了纳米 TiO2/Sb2O5叠层涂层与纳米 TiO2-Sb2O5复合涂层。采用电化学方法研究了涂层的光电化学性能以及光阴极保护特性。结果表明，紫外光照下纳米 TiO2-Sb2O5复合涂层的光阴极保护作用好于纳米 TiO2/Sb2O5叠层涂层。停止紫外光照后，纳米 TiO2/Sb2O5叠层涂层的延时阴极保护时间可达 4h，而纳米 TiO2-Sb2O5复合涂层仅仅为 30min。
（5）纳米 TiO2/V2O5与 TiO2-V2O5涂层的制备及其光阴极保护性能采用溶胶-凝胶法与浸渍提拉技术在304不锈钢上分别制备了纳米TiO2/V2O5叠层涂层与纳米 TiO2-V2O5复合涂层。采用电化学方法研究了涂层的光电化学性能以及光阴极保护特性。结果表明，紫外光照下纳米 TiO2-V2O5复合涂层的光阴极保护作用好于纳米TiO2/V2O5叠层涂层。停止紫外光照后，纳米 TiO2/V2O5叠层涂层的延时阴极保护时间可达 6h，而纳米 TiO2-V2O5复合涂层仅仅为 20min。
（6）纳米 TiO2涂层及其复合涂层的光阴极保护机理综合考虑纳米 TiO2涂层电极的电荷分布与电荷平衡，提出了纳米 TiO2涂层的光阴极保护机理。综合考虑电子池材料的储存与释放电子特性，提出了纳米 TiO2叠层涂层与复合涂层的光阴极保护作用机理。
关键词：二氧化钛；电子池；储存与释放电子；光阴极保护；腐蚀与防护
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