超疏油金属表面的制备及应用研究

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XF>0.8(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。

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第1章 绪论

1.1 超疏油表面的研究概述

1.2 超疏油表面的制备方法

1.3 超疏油表面应用

1.4 总结与展望

1.5 立题依据和主要研究内容

第2章 实验方法及原理

2.1 实验试剂及仪器

2.2 实验设计原理

2.3 样品性能表征

2.4 样品表面润湿性能的测试

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

3.1 引言

3.2 具有可控油黏附性超疏油铝表面的制备

3.3 结果与讨论

3.4 应用研究

3.5 本章小结

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

4.1 引言

4.2 水下超疏油表面的制备

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

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

5.1 引言

5.2 水下超疏油表面的制备

5.3 结果与讨论

5.4 应用研究

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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