شماره راهنما :
2251 دكتري
پديد آورنده :
ابراهيمي، مينا
عنوان :
بهبود حفاظت كاتدي فتوالكتروشيميايي فولاد زنگ‌نزن AISI 304 در زير نور مرئي با استفاده از نانولوله‌هاي TiO2 اصلاح شده با پوشش‌هاي اكسيدي
گرايش تحصيلي :
مواد و متالورژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
توصيفگر ها :
نانولوله‌هاي تيتانيوم دي اكسيد , آندايزينگ , رسوب حمام شيميايي , اكسيد كبالت , اكسيد روي , اكسيد اينديوم
تاريخ ورود اطلاعات :
1403/07/18
رشته تحصيلي :
مواد و متالورژي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/07/21
چكيده فارسي :
توسعه فناوري‌هاي استفاده از انرژي خورشيدي براي غلبه بر چالش‌هاي پيشگيري از خوردگي فولاد زنگ‌نزن بسيار مهم است. در اين مطالعه از روش رسوب حمام شيميايي (CBD) استفاده شد تا به طور هم‌زمان، در مرحله اول نانو ذرات اكسيدهاي روي و كبالت و سپس در مرحله بعد نانو ذرات اكسيدهاي كبالت و اينديوم و در نهايت نانو ذرات اكسيدهاي روي و اينديوم بر روي نانولوله‌هاي تيتانيوم دي اكسيد (TNTs) رسوب داده شوند. اين فرآيند جهت توليد فتوآندها بر پايه TNTs و بررسي حفاظت كاتدي فتوالكتروشيميايي (PEC) آن‌ها براي فولاد زنگ‌نزن 304 (SS304) به كار گرفته شد. ويژگي‌هاي ساختاري فتوآندهاي تهيه شده با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني (FE-SEM)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM)، طيف‌سنجي عنصري (EDX)، نقشه عناصر شيميايي (EDX-Mapping)، طيف‌سنجي فتوالكتروني پرتو ايكس (XPS) و پراش اشعه ايكس (XRD) بررسي شد. به علاوه خواص نوري آن‌ها توسط طيف‌سنجي انعكاسي فرابنفش-مرئي (UV-Vis DRS) تجزيه و تحليل شد. همچنين عملكرد فتوالكتروشيميايي و حفاظت كاتدي نوري اين فتوآندها در محلول wt% 5/3 NaCl با در نظر گرفتن شرايط روشنايي و تاريكي ارزيابي شد. فتوآندها افزايش جذب نور، جداسازي بار و بهبود خواص فتوالكتروشيميايي را نشان دادند كه به اثر هم‌افزايي سيستم سه تايي در اتصال ناهمگون فتوآندهاي سنتز شده نسبت داده مي‌شود. فتوآندهاي تهيه شده چگالي جريان نوري بالاتري نسبت به فتوالكترود اصلي TNT نشان دادند. علاوه بر اين، اين فتوآندها پس از قرار گرفتن در معرض نور، پتانسيل فولاد را به مقادير منفي‌تري از پتانسيل خوردگي آن منتقل كرده (حدود mV 614- براي نمونه بهينه فتوآندهاي Co3O4-ZnO/TNT، mV 700- براي نمونه بهينه فتوآندهاي Co3O4-In2O3/TNT و mV 780- براي نمونه بهينه فتوآندهاي In2O3-ZnO/TNT) و حتي حفاظت كاتدي تاخيري پس از قطع منبع نور نشان دادند. اين مطالعه پتانسيل فوق‌العاده اين فتوآندها براي حفاظت كاتدي نوري و چگونگي تاثيرگذاري تركيب شيميايي حمام بر خواص فتوالكتروشيميايي آن‌ها را ارائه مي‌دهد.
چكيده انگليسي :
Developing solar energy technologies to overcome the challenges of preventing corrosion in stainless steel is very important. In this study, the Chemical Bath Deposition (CBD) method was used to co-deposit nano-particles of zinc and cobalt oxides in the first stage, followed by nano-particles of cobalt and indium oxides in the next stage, and finally nano-particles of zinc and indium oxides on Titanium Dioxide Nanotubes (TNTs). This process produced TNTs-based photoanodes and investigated their cathodic protection in photoelectrochemical (PEC) for stainless steel 304 (SS304). The structural characteristics of the prepared photoanodes were examined using Field-Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX), Elemental Mapping (EDX-Mapping), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), and X-ray Diffraction (XRD). Their optical properties were also analyzed by Ultraviolet-Visible Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV-Vis DRS). Furthermore, the photoelectrochemical performance and cathodic protection of these photoanodes in a 3.5 wt% NaCl solution under light and dark conditions were evaluated. The photoanodes demonstrated increased light absorption, charge separation, and improved photoelectrochemical properties, attributed to the synergistic effect of the ternary system in the heterogeneous connection of the synthesized photoanodes. The prepared photoanodes exhibited higher light current density than the original TNT photoelectrode. Moreover, these photoanodes, after exposure to light, shifted the steel potential to more negative values (approximately -614 mV for Co3O4-ZnO/TNT photoanodes, -700 mV for Co3O4-In2O3/TNT photoanodes, and -780 mV for In2O3-ZnO/TNT photoanodes) and even showed delayed cathodic protection after light source cessation. This study presents the extraordinary potential of these photoanodes for cathodic photo-protection and how the chemical composition of the bath affects their photoelectrochemical properties.
استاد راهنما :
عباس بهرامي , مسعود عطاپور
استاد مشاور :
محمدمحسن مومني هامانه
استاد داور :
فتح اله كريم زاده , عليرضا علافچيان , قاسم براتي دربند
