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

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【部分圖文】：

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

Guo等[71]于2014年首次報道了基于TENG的陰極保護系統(tǒng)，設計了一種具有分段結構的旋轉(zhuǎn)圓盤式TENG，以橫向滑動模式工作，當圓盤轉(zhuǎn)速達到1000r/min時，TENG輸出的轉(zhuǎn)移電荷和短路電流密度分別達到0.70C/min和10.1mA/m；當403不銹鋼與TENG的負極....

圖3Bi2S3/TiO2光生陰極保護原理示意圖[31]

窄帶隙氧化物半導體也被應用于對TiO2進行改性．Cui等[39]研究了Fe2O3/TiO2納米管復合膜（FTNAs）對碳鋼的光生陰極保護，通過實驗和計算得到TiO2的禁帶寬度為3.2eV,Fe2O3的禁帶寬度為2.2eV，可見Fe2O3能有效提升復合膜的光生陰極保護性能．Guan....

圖4具有儲能作用的光生陰極保護系統(tǒng)的機理[45]

光生陰極保護面臨的另一個問題是沒有光照時如何延續(xù)陰極保護．Tatsuma等[45]最早在被保護的金屬上施加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，而且在紫外光照射下還能使金屬的電位負移，類似于為銅基底提供了陰極保護，由此提出光電化學陰極保護的概念，即光生陰極保護．光生陰極保護可成為一種新型的低能耗、無污染的腐蝕控制技術，其基本原理如圖1....

本文編號：4001560