开放性温差法制备纳米气泡及影响因素的研究

摘要

本文对开放性温差法制备纳米气泡及影响因素进行了研究。现在，界面现象和人类的生活有着密切的关系，并且固液界面广泛存在于化学系统，生物系统和胶体系统。因此，对于研究界面问题一直都是科学家研究的难点与热点。水是人们日常生活中常见的物质，并且水和界面现象有关，所以对于界面水的研究非常引人关注。由于在固液界面上存在着一种比较强的吸引作用----疏水长程作用，经过研究疏水长程作用的原因，研究人员们推测在固液界面上可能存在纳米气泡。但根据经典热力学理论，纳米气泡在室温下是不能稳定存在的。通过最近几年对疏水表面的深入研究，许多现象都表明固液界面有纳米气泡的存在，纳米气泡的存在已经通过中子衍射技术，原子力显微镜等方法得到了证实，尤其是利用原子力显微镜的方法对纳米气泡成像研究，有效的得证实了纳米气泡的存在。到目前为止，原子力显微镜对固液界面纳米气泡成像是最有力的手段。AFM通常是在表面平整的基底上对纳米气泡成像，这些基底主要有高序热解石墨（HOPG），云母，聚苯乙烯薄膜等。此外，对于纳米气泡的制备方法正在得到了广泛的研究，如替换法，直接浸渍法，电化学法等。其中，替换法是近年来研究的最多的一种方法。醇水替换法是一种可高度可重复性，并且可以在不同的基底上生成大量纳米气泡的方法而被广泛研究。但是，有一些可溶于有机物的基底不能用有机溶剂，并且由于使用有机溶剂，很容易引入杂质。因此，为克服这些缺点，需要找到一些新的纳米气泡的制备方法。温差法和不同含气量水的替换法为纳米气泡的制备提供了一种新的思路。
　　本研究表明，当有含气量低的溶液替换含气量高的溶液时，会有气体析出，生成纳米气泡。最近的一些研究表明，纳米气泡的生成受温度和含气量的影响。因此，我们根根据气体在不同温度水中的溶解度不同，建立一种开放性的制备纳米气泡的新的方法。结果表明，用含有一定温差的水和基底表面接触时，可以在疏水的HOPG表面生成纳米气泡。通过对不同扫描参数，不同的扫描模式以及针尖对气泡的影响得出生成纳米气泡的可能条件，证实了纳米气泡的存在。为了更好地研究纳米气泡的性质，我们还对含气量和不同的基底温度进行了研究。水中气体含量越高，越容易生成纳米气泡。当基底温度增加时，纳米气泡的数量增多，但在42℃时达到最大值，当温度继续增加时，纳米气泡的数量随温度的增加而减少。在实验中我们还探究了污染物对纳米气泡的影响，当探针，水，基底受到污染时都会影响纳米气泡的成像和制备。此外，通过拉曼散射光谱分析的方法得到了纳米气泡不是污染物的结论。

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第1章 绪论

1.1 固液界面的纳米气泡

1.2 纳米气泡存在的证据

1.3 纳米气泡的性质

1.4 纳米气泡存在的相关理论

1.5 纳米气泡的生成方法

1.6 纳米气泡在实际中的应用

1.7 本课题的提出及主要研究内容

第2章 开放性温差法制备纳米气泡及影响因素的研究

2.1 实验仪器和材料

2.2 实验内容

2.3实验结果与讨论：

2.4 小结

第3章 污染物对纳米气泡的影响

3.1 实验仪器与材料

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第4章 总结与展望

4.1 论文总结

4.2 展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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