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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

金属腐蚀问题给社会带来了巨大的灾难事故及经济损失，严重阻碍了国民经济建设。因此，防腐工作已经受到越来越广泛的关注。传统的金属防腐蚀技术存在各种缺陷：诸如油漆涂层存在老化和损坏等问题；牺牲性阳极镀层存在使用寿命问题；金属表面镀膜会存在各种缺陷，导致局部腐蚀速度可能增加；外加电流电化学保护需要定期更换外加电源；生产和成膜(涂、镀层)过程中还会排放大量的污染废水和有毒性气体，影响环境等。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。光阴极保护技术不同于传统金属防腐蚀技术，所用tio₂在保护过程中不被损耗，使用寿命长，且可直接利用太阳光提供能量，所用材料环境友好，成本低廉，因此tio₂光阴极保护技术在金属防腐蚀领域具有广阔的应用前景。表面涂覆tio₂薄膜的金属基体在光照条件下可以产生光生阴极保护作用，故tio₂薄膜作为光生阴极防护涂层应用于不锈钢的防腐方面，可以提高不锈钢的耐腐蚀性能以及延长其使用寿命。

2. 研究的基本内容

1. 研究稀土er掺杂tio₂薄膜的最佳工艺配方。
2. 研究不同稀土掺杂量对于tio₂薄膜的组织结构及表面形貌的影响。
3. 研究tio₂中稀土掺杂量变化对于其光生阴极防护性能的影响。
4. 研究稀土掺杂tio₂薄膜的光生阴极防护机制及其在不锈钢光生阴极防护领域的应用。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实验方案：

1. 以钛酸四丁酯为前躯体，乙酰丙酮为蛰合剂，盐酸为催化剂，无水乙醇为溶剂，通过旋涂、焙烧在不锈钢表面制得tio₂薄膜。
2. 通过光学显微镜、x射线衍射分析手段（xrd）分析制得的tio₂薄膜的表面形貌及其组织结构，并通过电化学方法研究其耐腐蚀性能。
3. 探究纯tio₂薄膜与掺杂稀土er的 tio₂薄膜对于不锈钢的光生阴极防护性能，以及分析掺杂稀土er对于tio₂光生阴极防护的影响。
4. 研究稀土元素er对tio₂光生阴极防护性能的改性机制及其在不锈钢光生阴极防护领域的应用。

4. 参考文献

[1] liang j, tan h, liu m, et al. a thin-film silicon based photocathode with a hydrogen doped tio₂ protection layer for solar hydrogen evolution[j]. journal of materials chemistry a, 2016, 4(43): 16841-16848.

[2] liu w, wang y g, su g, et al. the effect of incorporating carbon nanotubes in titania films used for the photocathode protection of 304 stainless steel[j]. carbon, 2012, 50(10): 3641-3648.[3] arman s y, omidvar h, tabaian s h, et al. evaluation of nanostructured s-doped tio₂ thin films and their photoelectrochemical application as photoanode for corrosion protection of 304 stainless steel[j]. surface coatings technology, 2014, 251: 162-169.

[4] biswas s, majumder a, hossain m f, et al. effect of annealing temperature on the photocatalytic activity of sol-gel derived tio₂ thin films[j]. journal of vacuum science technology a vacuum surfaces films, 2008, 26(4): 678-682.