研究发现，半导体材料的光伏效应为腐蚀的防护提供了一种新的方法：光电阴极防腐。如今，光电阴极防腐主要使用的是TiO2，自从Honda和Fujishima[1]发现了TiO2具有优异的光催化性能和良好的生物相容性，在许多领域开始使用运用这一方法来防止材料的腐蚀。但是，TiO2在光催化反应中存在量子效率低、太阳光利用率差、不易回收、重复利用率低等问题，使这一防腐方法的工业化受阻。克服TiO2的这些缺点能够完善光电腐蚀领域，从而使一直方法能够广泛的应用。

1.2二氧化钛的性质及研究进展

随着材料研究的深入，二氧化钛作为一种新型的材料出现在人们眼前。二氧化钛多为白色固体或粉末状，有许多优异的性能，能够把光能转化为电能和化学能，从而节省材料的损耗。同时，二氧化钛也是一种清洁材料，能够降解污染物，同时还具有较强的紫外线吸收能力、优异的光催化性质、高的稳定性、强的抗腐蚀性等，这些优良性能已经引起了国内外众多学者的高度关注。

1.2.1二氧化钛的性质

二氧化钛主要分为金红石型(Rutile)和锐钛矿型(Anatase)两种。两种不同晶型的二氧化钛其性质也有所不同，比如，锐钛矿型的相对密度比金红石型的相对密度小。考虑到二氧化钛在电化学中的应用，介电常数以及电导率也是评判二氧化钛性能的标准之一。通常，二氧化钛的介电常数较高，而且金红石型的介电常数在某一晶体的结晶方向上可以达到180，比锐钛矿型的介电常数高出很多。二氧化钛的电导率随着温度的升高而上升，这是由于二氧化钛半导体的性质决定的。二氧化钛也有较高的硬度与热稳定性。二氧化钛是一种化学性质稳定，很难与一些氧化物反应。一般不溶于水、脂肪酸和其他有机酸，只有在特殊的环境下才能微溶于强酸。在光照的作用下，二氧化钛可循环地被还原与氧化，这一性质造成与二氧化钛接触的物质被氧化，尤其是锐钛型二氧化钛白粉更能突出这一光化学活性。这一特性使二氧化钛成为光阴极电化学反应中的有效催化剂。

1.2.2二氧化钛光催化的原理

光催化就是通过特殊的催化剂把外界光能转变为化学能，能实现这一转变必须要有光照以及光催化所需要的材料。由固体能带理论可知，高能导带与低能价带组成光催化材料，一般来说，高能导带是空的，而低能价带充满了电子，导带和价带之间存在一个区域称为禁带，该区域的有一个大小度量，被称为禁带宽度[2-3]。一旦外界光源产生的光子能量比材料的禁带宽度大或者等于禁带宽度时，材料会吸收外界光源产生的光子并会发生光电效应，材料中的电子从价带被激发到导带，失去电子的价带上就产生了带有正电荷的空穴，于是形成了电子-空穴对。由于导带上的电子还原性[4-9]与价带上的空穴的氧化性[10-13]都较强，在电场等外界作用下，电子—空穴对将快速的转移至光催化剂表面，同时发生氧化还原反应[14-15]。

1.3氮化碳的研究现状

氮化碳(C3N4)是一种新型的、能在可见光下反应的光催化剂。氮化碳(C3N4)由碳元素和氮元素构成，属于有机聚合物类型。1996年，Teter和Hemley计算[16]表明，氮化碳存在的物相可能有五种结构模型，其中，类石墨相氮化碳(g-C3N4)在自然条件下是最稳定的相，且具有半导体的特性石墨相氮化碳是由单层的氮化碳薄片堆叠而成。g-C3N4光催化材料具有非常简单的晶体结构，价带由N2p轨道的sp2杂化构成，导带由C2p轨道的2p杂化构成，其禁带宽度约为2.7eV[17-18]。

1.3.1氮化碳的性质

经过国内外学者研究，氮化碳的稳定性很强，难以和其他物质反应，电子结构独特，制备方法简单方便，其中无金属元素与杂质离子，也有很好的光催化性能，在光电转换领域、催化、电子等方面有非常广阔的应用前景。g-C3N4是一种半导材料，其半导体特性可以使其成为新型太阳能转换材料，它可以作为光电化学电池的材料[19]。同时，氮化碳稳定性可以保证因为改性而掺杂的物质不与其发生反应，可以很好的保留掺杂物质的性能。