磷铜超疏水表面的制备及其性能研究

摘要

本篇论文用简单的化学湿法制备了磷铜网（片）超疏水表面，通过方法创新，期望能够提供一种简单、成本低廉的超疏水表面的制备方法，用现代表征技术分析表面化学组成和微观纳米微米结构的协同作用，为实现超疏水表面的大规模商业应用建立一种理论和实践的基础。论文主要分为以下四部分：
　　（1）用一种简单的溶液浸渍的方法在商业磷铜网表面制备致密有序的Cu2O纳米棒状结构，整个制备过程都在蒸馏水中进行，未引入其他任何试剂。该制备方法的优点在于操作简单、成本低、反应快和环境友好，可以在温和的环境下制备出所需的Cu2O纳米结构。该表面经十二烷基硫醇改性后呈现出优异的超疏水和超亲油特征。此外，以该超疏水磷铜网为原料制成的“微型船”可以自由的漂浮在水的表面，并且能够在水面上原位收集油污。这种简单、廉价和环境友好的方法在油水分离和离岸海洋溢油清理方面有潜在的应用。
　　（2）针对超疏水材料制备过程耗时、耗力或成本高昂的问题，采用一步法制备了磷铜网基超疏水表面。室温下将磷铜网浸入到蒸馏水与十二烷基硫醇乙醇溶液（1×10-2mol·dm-3）的混合溶液（体积比3:1）中反应12小时，制备了具有规整珊瑚状Cu2O纳米结构的磷铜网基超疏水表面。该表面呈现对水高的前进角(161.2±0.7)°和后退角为(160.2±0.3)°，极低的接触角滞后(1.1±0.5)°。另外，该疏水性磷铜网对汽油、柴油、正己烷、氯仿四类油和有机物质分离效率均大于98％。对比传统的两步法合成过程，该方法具有操作简单、物料损耗少、反应时间短和效率高等优点。表明该制备方法简单、廉价、节省时间，能够在磷铜网表面制备出规整的Cu2O纳米结构，从而为超疏水表面的大规模的实际应用提供一定借鉴意义。
　　（3）用一种简单的蒸馏水浸渍的方法在磷铜网表面一步制备了海参状Cu2O纳米结构，整个制备过程都在蒸馏水中进行，没有引入任何其他试剂，该方法是一种真正的绿色环保的制备方法。磷铜网表面Cu2O纳米结构呈现出超强亲水特性和油水界面的超强疏油特性。有趣的是，以该磷铜网为基材制备的“微型船”和“输送管道”能够实现水下油和有机液体的输运而不会被油污染，我们期望这种智能装置能够为设计超拒油的、可以在油水界面自由行走的智能水生装置提供一定的指导作用，并且该装置对油处理和溢油治理方面有一定借鉴意义。
　　（4）用溶液浸渍的方法在磷铜片表面制备了致密的Cu2O纳米棒，经十二烷基硫醇表面改性之后可实现优异的超疏水性能。同时，将制备好的磷铜片在160℃的烘箱保存30分钟，该表面浸润性可实现从超疏水到亲水的转变，并且转变后的表面经十二烷基硫醇重新修饰后可恢复其超疏水特性。研究发现制备好的磷铜片在加热过程中产生了大量的RS-SR化合物，RS-SR化合物经乙醇冲洗脱离磷铜片表面导致表面碳含量降低，最终导致表面浸润性的转变。该工作提供了一种简单的方法制备热浸润性转变材料，在微控制和智能器件领域具有潜在应用。

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第一章 绪 论

1.1 自然界的超疏水现象

1.2 超疏水材料理论知识

1.3 超疏水表面研究进展

1.4 超疏水材料的应用

1.5 论文的选题依据、研究思路和研究内容

参考文献

第二章 磷铜网表面构建超疏水Cu2O纳米结构及在油水分离和溢油清理领域的应用

2.1 实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 结论

参考文献

第三章 一步法制备磷铜网超疏水表面及其在油水分离领域的应用

3.1实验部分

3.2结果与讨论

3.3 结论

第四章 绿色方法一步制备水下超疏油磷铜网及在油类物质输运的应用

4.1 实验部分

4.2 结果与讨论

4.3 结论

参考文献

第五章 磷铜片表面构建超疏水Cu2O纳米结构及其超疏水-亲水快速转变

5.1 实验部分

5.2 结果与讨论

5.3 结论

参考文献

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

博士期间完成的论文

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