SiO2纳米颗粒改性的玻璃和活性炭及其疏水性能研究

摘要

超疏水表面具有许多优良特性，如自清洁、抗结雾、可用于油水分离。超疏水表面性能与制备方法的研究已相对成熟，如何将超疏水技术应用到生产、生活，成为人们近年来追逐的热点。本文以超疏水技术的应用为导向，制备出透明超疏水玻璃、疏水活性炭，并研究了其润湿性、稳定性、透明性等。
　　首先，以玻璃为基底，以一定比例的酸碱二氧化硅混合溶胶为拉膜液处理玻璃样品，再用HDTMS（十六烷基三甲氧基硅烷)的乙醇溶液进行低表面能修饰，制得一种透明疏水涂层。该透明疏水涂层对水的接触角为126.5°，可见光范围内透光率高达96.2％，较空白玻璃提高4％。同时该涂层与玻璃基底的结合力及疏水稳定性较好。最后，结合不同涂层的表面形貌，对比了酸性二氧化硅溶胶、碱性二氧化硅溶胶及不同比例的酸碱混合溶胶所制备涂层的润湿性、透光性、稳定性、硬度。
　　其次，以玻璃为基底，用HDTMS的乙醇溶液对纳米二氧化硅颗粒进行疏水化处理，采用共混法将改性后的纳米二氧化硅与乙基纤维素分散到乙醇溶液中，提拉涂膜及有机物HDTMS修饰后制备出一种有机-无机纳米复合超疏水涂层。该有机-无机纳米复合超疏水涂层，对水的接触角为153.6°，滚动角接近0，可见光透过率为92.2％，与基底结合力较好，环境稳定性好。
　　最后，采用简单的一步溶液浸渍法，利用活性炭本身的粗糙结构，结合其对低表面能有机物HDTMS的吸附性能，制备出一种疏水活性炭。该疏水活性炭对水的接触角由56°提高到130°，饱和吸水量由3.04g降低到1.05g，动态吸水量由1.31g降低到0.06g，疏水效果显著提高。另外，研究了不同干燥温度、不同干燥时间及高温短时干燥对活性炭疏水性能的影响。结果表明：活性炭疏水性能稳定，解决了活性炭在高湿度环境下易生菌、发霉、对目标有机物吸附容量减少的问题。该制备方法工艺简单、实验条件温和，制备的疏水活性炭性能稳定、重复性好、环境相容性好。

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第一章 绪论

1.1超疏水表面的基本理论

1.2超疏水表面的制备方法

1.3超疏水表面的研究及应用进展

1.4选题背景及研究内容

第二章 基于二氧化硅纳米颗粒实现玻璃的疏水性

2.1实验试剂与仪器

2.2实验流程

2.3样品的表征

2.4实验结果与讨论

2.5本章小结

第三章 有机-无机纳米复合颗粒制备超疏水涂层

3.1实验试剂与仪器

3.2实验流程

3.3样品的表征

3.4实验结果与讨论

3.5本章小结

第四章 疏水活性炭改性材料的制备及其应用

4.1实验试剂与仪器

4.2实验流程

4.3样品的表征

4.4实验结果与讨论

4.5疏水活性炭用于微乳液吸附

4.6本章小结

第五章 全文总结

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢