電化學(xué)保護(hù)技術(shù)是一種有效、可靠、成熟的金屬腐蝕控制技術(shù),已廣泛地應(yīng)用于海洋、土壤、混凝土、石化、水介質(zhì)等環(huán)境的金屬構(gòu)筑物腐蝕防護(hù).然而傳統(tǒng)陰極保護(hù)存在消耗能源、浪費(fèi)資源、環(huán)境污染等問題,如何充分利用太陽能、自然機(jī)械能等作為自供電系統(tǒng)用于金屬的電化學(xué)保護(hù),引起了科學(xué)家的廣泛興趣和探索.本文綜述"綠色"電化學(xué)陰極保護(hù)技術(shù)的最新研究進(jìn)展:闡述了光生陰極保護(hù)的原理、保護(hù)模式、半導(dǎo)體光陽極的納米結(jié)構(gòu)、光電性能及光生陰極保護(hù)特性,指出光生陰極保護(hù)技術(shù)存在的技術(shù)難題及發(fā)展方向;同時(shí)簡要介紹基于摩擦納米發(fā)電機(jī)(TENG)的電化學(xué)陰極保護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢,總結(jié)了近年來TENG陰極保護(hù)技術(shù)的研究進(jìn)展,并展望TENG陰極保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用前景.最后對上述兩種"綠色"電化學(xué)陰極保護(hù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及綜合應(yīng)用進(jìn)行評述.

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【部分圖文】：

圖6TENG陰極保護(hù)系統(tǒng)及其與403不銹鋼電極耦合時(shí)的電化學(xué)性能測試（修改自文獻(xiàn)[71])

Guo等[71]于2014年首次報(bào)道了基于TENG的陰極保護(hù)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種具有分段結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)圓盤式TENG，以橫向滑動(dòng)模式工作，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速達(dá)到1000r/min時(shí)，TENG輸出的轉(zhuǎn)移電荷和短路電流密度分別達(dá)到0.70C/min和10.1mA/m；當(dāng)403不銹鋼與TENG的負(fù)極....

圖3Bi2S3/TiO2光生陰極保護(hù)原理示意圖[31]

窄帶隙氧化物半導(dǎo)體也被應(yīng)用于對TiO2進(jìn)行改性．Cui等[39]研究了Fe2O3/TiO2納米管復(fù)合膜（FTNAs）對碳鋼的光生陰極保護(hù)，通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算得到TiO2的禁帶寬度為3.2eV,Fe2O3的禁帶寬度為2.2eV，可見Fe2O3能有效提升復(fù)合膜的光生陰極保護(hù)性能．Guan....

圖4具有儲能作用的光生陰極保護(hù)系統(tǒng)的機(jī)理[45]

光生陰極保護(hù)面臨的另一個(gè)問題是沒有光照時(shí)如何延續(xù)陰極保護(hù)．Tatsuma等[45]最早在被保護(hù)的金屬上施加TiO2涂層和WO3涂層，如圖4所示，TiO2產(chǎn)生的光生電子一部分轉(zhuǎn)移到金屬表面，另一部分以化學(xué)能的形式儲存在WO3中，在光照停止后，WO3中儲存的電子再釋放到金屬表面．至今....

圖1光生陰極保護(hù)原理示意圖

Yuan等[3]采用溶膠凝膠法在銅表面涂覆TiO2層，發(fā)現(xiàn)TiO2層不僅能提供涂層防護(hù)，而且在紫外光照射下還能使金屬的電位負(fù)移，類似于為銅基底提供了陰極保護(hù)，由此提出光電化學(xué)陰極保護(hù)的概念，即光生陰極保護(hù)．光生陰極保護(hù)可成為一種新型的低能耗、無污染的腐蝕控制技術(shù)，其基本原理如圖1....

本文編號：4001560