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自从Fujishima小组在1972年发现TiO2可光解水以来,TiO2就以其良好的光电特性和化学稳定性,成为国内外研究的热点。其中一个重要的应用就是保护金属材料免受介质环境的腐蚀,即光生阴极保护作用。所谓光生阴极保护,就是通过半导体膜在光照下,入射光子激发半导体价带电子发生带间跃迁,即从价带跃迁到导带,形成光生电子-空穴对。光生电子向电势较低的金属表面迁移,导致金属表面电子密度增加,宏观表现为电极电势降低,甚至远低于金属的自然腐蚀电势,从而使得金属进入热力学稳态区即阴极保护状态。此时,TiO2是作为非牺牲性的阳极,不需要消耗电能,可重复使用,这也是TiO2的一条重要优点。然而,光子激发产生的光生电子-空穴对易于复合,脱离光照后,TiO2的光生阴极保护作用随之结束。为了克服这一局限性,本文侧重于将TiO2与SnO2进行复合半导体改性,抑制光生电子-空穴对的复合,并尝试不同的复合方式与复合量对改性的影响,寻求一个最佳模式在暗态下延续TiO2的光生阴极保护性能。研究内容及成果如下：1、采用改进的溶胶-凝胶法在室温下制备TiC2、SnO2及二者的复合溶胶。通过浸渍-提拉技术在304不锈钢与普通载玻片基体上构筑一定厚度的TiO2纳米膜、混合式TiO2-SnO2复合纳米膜、叠层式TiO2/SnO2复合纳米膜。利用激光粒度分析、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和紫外可见光光度计(UV-Vis)等手段对各溶胶和纳米膜进行表征。结果表明,各溶胶的粒度分布较窄,无大颗粒的团聚。可长期稳定存放。各干凝胶在450℃焙烧就具有良好的结晶,所得纳米膜成膜性较好。混合法复合SnO2后,复合纳米膜的成膜性较纯TiO2得到进一步优化。2、应用腐蚀电化学与光电化学方法研究TiO2纳米膜及复合纳米膜在模拟海水中的光电性能和耐腐蚀行为。开路电位-时间曲线表明单纯TiO2纳米膜在有光照时,304不锈钢基体的自腐蚀电位大幅下降,关闭光照后又回升至初始值；动电位极化曲线和电化学交流阻抗谱表明在有紫外光照和无紫外光照下均能很好的保护基体免受腐蚀：有光照时作为光阳极为304不锈钢基体补偿光生电子,基体的光生电位大幅度下降,处于阴极保护区域,得到电化学保护；无光照时作为物理阻挡层阻碍基体与介质环境相互作用。但与光生阴极保护相比,保护性能有限。3、随着混合式TiO2-SnO2复合半导体中Sn/Ti摩尔比例的增加,表面构筑复合纳米膜的304不锈钢在关闭光源后的自腐蚀电位回升幅度逐渐减小,当Sn/Ti为1:1时,改性效果最佳。由此可看出SnO2在光照情况下储存了来源于TiO2导带的光生电子,在无光照时再将这些电子缓慢释放到基体表面,继续使其电势维持在较低的值。同时,塔菲尔极化曲线和交流阻抗图谱也表明,随着Sn/Ti比例的增加,纳米膜的抗腐蚀性变好。4、与纯TiO2纳米膜、混合式TiO2-SnO2复合纳米膜相比,叠层式TiO2/SnO2复合纳米膜的光生阴极保护性能最优。当底层SnO2为3层时,叠层式TiO2/SnO2复合纳米膜的光电防腐性能最好。