超疏油金属表面的制备及应用研究

发布时间：2017-05-02 18:01

  本文关键词：超疏油金属表面的制备及应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：超疏油材料在污染防治、油水分离以及微流体控制等方面有着重要应用。本文以广泛应用的金属材料作为基底，，在基底表面构造微米/纳米结构，结合功能分子修饰，制备了黏附性及浸润性可控的超疏油表面并实现了在微液滴反应及油水分离方面的应用。主要内容如下： (1)具有可控油黏附超疏油表面的制备及其在微液滴反应方面的应用。首先用HCl浸泡的方法在铝基地上构筑多级微纳米结构，再以混合硫醇分子CH3(CH2)6COOH和CF3(CF2)6COOH进行修饰，通过控制不同分子间比例，制备出了空气中油黏附力可控的超疏油表面。研究结果表明，油滴在表面修饰分子XF0.8(CF3(CF2)6COOH在修饰溶液中的摩尔分数)时，所制备的表面具有超疏油性。同时，随着XF的进一步增加，油滴与表面间的黏附性逐渐降低。最后，利用制备的具有可控油黏附的超疏油表面，我们实现了其在微反应器件方面的应用。 (2)一步溶液浸泡法制备水下超疏油网膜的制备及其在油水分离中的应用。通过将铜网在HS(CH2)11OH乙醇溶液浸泡，不但实现了在铜网表面纳米结构的构筑，同时引入了亲水性基团。所制备的网膜材料在空气中呈高亲水性，在水下呈低黏附超疏油性，表现出良好的抗油污性能。同时，所制备的网膜材料在酸性及碱性溶液中具有较好的超疏油性，显示出较好的稳定性。利用所制备的网膜材料，我们成实现了对多种油水混合物的高效分离。 (3) pH响应超疏水/超亲水/水下超疏油铜网的制备及其在可控油水分离中的应用。通过碱辅助氧化法在铜网基底上制备了纳米线结构，再修饰混合硫醇分子，我们成功制备了具有pH响应浸润性的铜网表面。研究结果表明，对非碱性水，表面呈超疏水性，当碱性液滴放于表面上时，表面呈超亲水性。同时，在碱性水中，所制备的表面还呈现低黏附超疏油性。利用所制备的膜材料对油水混合物进行分离，其分离过程可通过改变水的pH值而实现有效控制，为油水混合物的可控分离提出了一种新的方法及新的材料。
【关键词】：金属基底 超疏油 油水分离 黏附性
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG178
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 第1章 绪论10-25
• 1.1 超疏油表面的研究概述10-11
• 1.2 超疏油表面的制备方法11-20
• 1.2.1 空气中超疏油表面的制备11-16
• 1.2.2 水下超疏油表面的制备16-20
• 1.3 超疏油表面应用20-22
• 1.3.1 抗菌20
• 1.3.2 防反射20
• 1.3.3 防腐蚀20-21
• 1.3.4 抗热21
• 1.3.5 油水分离21-22
• 1.4 总结与展望22-23
• 1.5 立题依据和主要研究内容23-25
• 第2章 实验方法及原理25-30
• 2.1 实验试剂及仪器25-26
• 2.2 实验设计原理26-28
• 2.2.1 在空气环境下的超疏油表面设计26-27
• 2.2.2 水下超疏油表面设计原理27-28
• 2.3 样品性能表征28-29
• 2.3.1 能谱(EDS)分析28
• 2.3.2 电子扫描显微镜(SEM)分析28
• 2.3.3 X 射线衍射(XRD)分析28
• 2.3.4 X 射线光电子能谱(XPS)分析28-29
• 2.4 样品表面润湿性能的测试29-30
• 2.4.1 滚动角测量29
• 2.4.2 接触角测量29
• 2.4.3 黏附力测量29-30
• 第3章 具有可控油黏附超疏油表面的制备及其在微液滴反应器中的应用研究30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 具有可控油黏附性超疏油铝表面的制备30-31
• 3.2.1 粗糙结构的构筑31
• 3.2.2 表面功能分子修饰31
• 3.3 结果与讨论31-39
• 3.3.1 表面形貌分析31-32
• 3.3.2 表面化学组成分析32-33
• 3.3.3 表面浸润性分析33-38
• 3.3.4 机理研究38-39
• 3.4 应用研究39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 一步浸泡法制备耐酸碱水下超疏油网膜及其在油水分离中的应用研究42-53
• 4.1 引言42
• 4.2 水下超疏油表面的制备42-43
• 4.2.1 一步浸泡法制备超亲水/水下超疏油表面42-43
• 4.3 结果与讨论43-51
• 4.3.1 表面形貌分析43-44
• 4.3.2 表面化学组成分析44-46
• 4.3.3 表面浸润性分析46-50
• 4.3.4 应用研究50
• 4.3.5 表面耐酸碱性能研究50-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第5章 pH 响应超疏水/超亲水/水下超疏油铜网的制备及其在可控油水分离中的应用53-70
• 5.1 引言53-54
• 5.2 水下超疏油表面的制备54-55
• 5.2.1 碱辅助氧化法合成铜多级结构54
• 5.2.2 表面响应分子修饰54-55
• 5.3 结果与讨论55-66
• 5.3.1 表面形貌分析55-57
• 5.3.2 表面化学组成分析57-58
• 5.3.3 表面浸润性分析58-64
• 5.3.5 水下油浸润性具有 pH 响应性的机理研究64-66
• 5.4 应用研究66-69
• 5.5 本章小结69-70
• 结论70-71
• 参考文献71-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果79-81
• 致谢81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 ;Bio-inspired special wetting surfaces via self-assembly[J];Science China(Chemistry);2012年11期

  本文关键词：超疏油金属表面的制备及应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：341401