本文關鍵詞：仿生超疏水銅網(wǎng)表面的制備及油水分離性能研究

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【摘要】：到目前為止,人們使用各種方法制備超疏水材料,例如靜電紡絲法、浸泡法、溶膠-凝膠法等,一般來講,這種材料本身固有疏水,或者制備完畢經(jīng)表面修飾后獲得疏水效果。本文中采用電刷鍍工藝,在銅網(wǎng)表面電沉積納米銅,使固有親水的納米銅轉變?yōu)榫哂谐杷再|(zhì)的納米銅網(wǎng)。并利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、光學接觸角測量儀等對銅網(wǎng)進行表征,使用油水分離裝置粗略檢測其分離效率。主要工作如下:(1)利用電刷鍍設備,根據(jù)不同的刷鍍電壓、鍍液成份、刷鍍溫度等參數(shù),制備不同表面形貌的銅網(wǎng)結構,通過掃描電鏡照片,可觀察到銅網(wǎng)具有獨特的四級分級結構,其中銅絲本身看作第一級分級結構,微米級別的乳突結構為第二級分級結構,亞微米級別的顆粒為第三級分級結構,分布在第三級分級結構上的納米級別顆粒稱為第四級分級結構。X射線衍射儀和X射線能譜儀分析結果證明,在電刷鍍過程中,并沒有發(fā)現(xiàn)其他的雜質(zhì)元素,表明只有納米晶銅產(chǎn)生,活性劑和檸檬酸等添加劑沒有參加任何的反應。通過比較五種不同刷鍍電壓下的銅網(wǎng)表面掃描電鏡照片,發(fā)現(xiàn)獲得疏水銅網(wǎng)表面的最佳刷鍍電壓是(18)V;通過靜態(tài)接觸角檢測發(fā)現(xiàn),在最佳刷鍍電壓下制備的銅網(wǎng)其靜態(tài)接觸角度達到最大,疏水效果最好。(2)本文分析了銅網(wǎng)的潤濕模型,由于在銅網(wǎng)網(wǎng)孔處液滴下表面與空氣接觸,與Cassie理論中液體表面與固體表面間的空氣膜類似,故我們假設銅網(wǎng)的任一級分級結構符合Cassie潤濕模型。將銅基表面靜態(tài)接觸角帶入Cassie公式,得到銅網(wǎng)表面的理論靜態(tài)接觸角為159°,而銅網(wǎng)表面的實際靜態(tài)接觸角為151°,與理論值相近,因此可判定銅網(wǎng)表面潤濕行為符合Cassie理論。(3)本文中利用自制的油水分離設備,分析了煤油油水混合物的分離過程,初步計算了銅網(wǎng)的油水分離效率,忽略銅網(wǎng)表面和燒杯內(nèi)壁的煤油殘留,油水分離效率達到了82%。本可以以表面張力的角度來加以解釋油水分離機制,表面張力的合力可促進水滴的疏水行為,并促進油相透過銅網(wǎng)。
【關鍵詞】：電刷鍍 超疏水 納米晶銅 油水分離 銅網(wǎng)
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG178
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-32
• 1.1 納米材料概述10
• 1.2 納米疏水材料的制備方法10-20
• 1.2.1 靜電紡絲技術12-14
• 1.2.2 溶液浸泡法14-16
• 1.2.3 電化學方法16-18
• 1.2.4 陽極氧化法18-20
• 1.3 固體潤濕理論20-23
• 1.3.1 潤濕性基本理論20-22
• 1.3.2 Wenzel理論與Cassie理論22-23
• 1.4 油水分離材料的研究現(xiàn)狀23-30
• 1.4.1 超疏水-超親油型油水分離材料23-28
• 1.4.2 超親水-超疏油材料28-29
• 1.4.3 智能型油水分離材料29-30
• 1.5 論文研究的主要內(nèi)容以及意義30-32
• 第二章 樣品的制備與表征32-38
• 2.1 引言32
• 2.2 超疏水納米銅網(wǎng)的制備32-36
• 2.2.1 實驗所需藥品32
• 2.2.2 制備疏水銅網(wǎng)所需的設備32-34
• 2.2.3 制備過程34-36
• 2.3 樣品表征36-38
• 2.3.1 樣品形貌分析36
• 2.3.2 樣品晶體結構和成份分析36-37
• 2.3.3 潤濕性能和功能特性分析37-38
• 第三章 銅網(wǎng)表面的潤濕行為表征及疏水機制分析38-58
• 3.1 引言38-39
• 3.2 樣品的制備39
• 3.3 實驗結果分析39-57
• 3.3.1 銅網(wǎng)的結構以及成分分析39-48
• 3.3.2 液滴的靜態(tài)行為與液滴滾動測試48-51
• 3.3.3 銅網(wǎng)潤濕機制分析51-57
• 3.4 本章小結57-58
• 第四章 銅網(wǎng)的油水分離研究58-64
• 4.1 引言58
• 4.2 實驗材料58-59
• 4.3 油水分離理論以及機制59-62
• 4.3.1 油水分離過程及效率59-61
• 4.3.2 銅網(wǎng)油水分離機制解析61-62
• 4.4 本章小結62-64
• 第五章 結論64-66
• 參考文獻66-75
• 致謝75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 梁偉欣;張亞斌;王奔;郭志光;劉維民;;仿生超疏水性表面的生物應用[J];化學學報;2012年23期

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本文編號：876180