特殊润湿性铜网的制备及其在油水分离中的应用

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大自然是培养科学家和工程师的摇篮,是人类的灵感之源。荷叶的自清洁和水黾浮水的超疏水现象吸引了人们广泛的关注。受这些现象的启发,研发出了许多制备表面润湿材料的方法,但大多都存在制备成本高,环境不友好,操作复杂等缺点,限制了它们的大规模应用。因此,开发一种新型的实用性强的油水分离材料成为了目前研究的热点。本文通过刻蚀的方法在铜网表面制备微纳米结构,成功合成出了超疏水和润湿性可切换的油水分离材料。通过各种方法对材料进行表征分析,并对油水分离性能进行了测试。论文主要包括以下三部分:1.采用刻蚀的方法在铜网表面构建柱状微纳米结构,制备出了润湿性可切换的油水分离材料,新鲜制备出来的Cu2S滤膜表面是亲水亲油型的,在空气中放置两天后,表面变为疏水亲油型的材料。疏水的Cu2S滤膜在乙醇溶液浸泡过后,表面又恢复为亲水亲油型。通过XRD和拉曼表征确定了Cu2S滤膜的晶态结构,分析其高分辨C 1s谱图,发现滤膜表面润湿性转变的主要原因是铜网表面疏水官能团C/C=C以及亲水官能团C-O、O-C=O比例发生了变化。Cu2S滤膜不仅有较低的粘附性,还使我们可以按需分离油水混合物。2.将铜网浸泡在8%的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中95℃反应24h,在其表面形成立方的纳米氧化亚铜,表现出疏水性。经1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷修饰后,铜网表面的接触角达到了154°,表面润湿性达到超疏水。XPS和mapping谱图表明1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷与铜网发生了反应,被均匀修饰到了铜网表面。该实验操作简单,有较好的油水分离性能并适用于大规模工业化生产。3.将铜网浸泡在低浓度的1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇溶液中,经刻蚀后铜网具有超疏水性能。然后对其形貌,元素组成,润湿性进行一系列表征,硫醇和铜网发生反应,不仅在表面制备了粗糙的微纳米结构,而且将1H,1H,2H,2H-全氟癸基硫醇均匀修饰到了铜网表面。用该方法制备的铜网可以很好的分离油水混合物,处理海上石油泄漏问题。
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