纳米ZnO的水热合成及性能研究

采用简单的水热方法制备出纯净且粒径均匀的纳米Zn O粒子,借助于X射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其物相组成及表面形貌进行了表征,通过日光下亚甲基蓝的降解研究了其光催化性能。将获得的ZnO纳米粒子沉积成膜,经表面修饰低表面能物质1H,1H,2H,2H-全氟辛基三氯硅烷(CAS)后,采用接触角测量仪研究了其润湿性能。结果表明,反应时间为20 h的ZnO纳米粒子在日光照射20 min后,亚甲基蓝的降解率达到90%以上;经表面修饰CAS后,Zn O膜呈现良好的疏水性能;经紫外光照射后,疏水性ZnO膜转换为亲水性,实现了润湿性的转换。     

纳米TiO2/氟硅烷涂层的自清洁性研究

基于纳米TiO2/氟硅烷在紫外光照射下由疏水转变为超亲水的特性,制备了纳米TiO2/氟硅烷涂层,并进行水接触角测试,发现在紫外光照射下其接触角由近150°降低到接近0°,实现从超疏水转变为超亲水,具有良好的自清洁效果.为探究纳米TiO2含量、紫外光照射时间及不同基材对自清洁性能的影响,进行了正交试验.结果 表明:在25...     

纳米二氧化钛/氧化锌超疏水涂层的制备及其性能

将纳米TiO2和微米ZnO机械搅拌,制备了纳米TiO2/ZnO复合粒子。通过硬脂酸对其改性,于200°C下烘烤15min,在钢试片上得到纳米TiO2/ZnO复合超疏水涂层。采用扫描电镜、红外光谱和接触角分析仪对涂层表面的形貌和疏水性进行了表征。结果表明,复合粒子经硬脂酸表面改性后引入了疏水性的甲基,形成微/纳米双重粗糙结构。当硬脂酸含量为9%时,所得涂层表面与水的静态接触角为165.3°,滚动角4°。该涂层具有优异的耐溶解性、耐温性及自清洁性。     

防紫外超疏水织物的制备及耐久性评价

采用全纳米颗粒自组装的方法,在棉、锦纶和涤纶织物上制备了TiO_2/SiO_2薄膜,再经十六烷基三甲基硅烷修饰,得到了兼具抗紫外及超疏水功能的多种织物。自组装过程中分别以SiO_2和Ti_2溶胶为原料,逐层于聚电解质表面处理的织物上组装了TiO_2/SiO_2多层薄膜。经扫描电子显微镜(SEM)测试表明,膜层均匀沉积在织物纤维表面。接触角测试表明,疏水处理后表面水的接触角可达172°。紫外可见分光光度计测试表明,经TiO_2/SiO_2修饰后,织物在紫外光区的吸光度成倍提高。用耐老化、耐摩擦、耐水流喷射等耐久性试验评价了织物在使用过程中可能遇到的各种破坏,证明自组装再经疏水剂处理的织物具有良好的耐久性。     

纳米雾化技术构筑EVOH/TiO2-TMPS超疏水纤维膜

利用高压静电纺丝构造聚乙烯–乙烯醇(EVOH)纤维膜,在纺丝过程中利用钛酸丁酯(TBT)–乙醇溶液通过纳米雾化原位水解制得TiO_2纳米粒子,并在成膜后利用丙基三甲氧基硅烷(TMPS)表面修饰TiO_2,通过这三种微观结构构筑方法的有机协同,制得EVOH/TiO_2–TMPS纤维膜。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、紫外能谱和接触角测量仪,研究纤维膜的表面形貌、化学结构、紫外光吸收能力及疏水性能。结果表明,纳米雾化技术的复合效果显著,EVOH/TiO_2–TMPS纤维膜微结构化程度明显;TiO_2成功接枝TMPS,构造出疏水TiO_2纳米粒子;原位复合的TiO_2纳米粒子使纤维膜表现出优异的紫外光吸收能力;当TBT溶液浓度为0.1 mol/L时,EVOH/TiO_2–TMPS纤维膜的接触角达到153.4°,表明成功制备了超疏水纤维膜。     

纳米TiO_2对PVA/St复合膜性能的影响

为改善聚乙烯醇/淀粉(PVA/St)复合膜的力学性能、阻隔性能和降解性能,通过溶液浇铸法制备纳米二氧化钛改性的PVA/St复合膜(PVA/St/TiO_2),探究Ti O_2含量对PVA/St/TiO_2复合膜力学性能、水接触角、阻隔性和降解率的影响。结果表明:PVA/St/TiO_2复合膜制备成功,当TiO_2颗粒含量为1%,PVA/St/TiO_2复合膜综合性能较优。相比PVA/St复合膜,PVA/St/TiO_2(1%)的拉伸强度高达31.2 MPa,提高39.3%。PVA/St/TiO_2(1%)的水接触为110°,具有疏水性。PVA/St/TiO_2(1%)对水蒸气和氧气的透过率分别为3.2 g/(cm·s·Pa)和203 cm3/(cm2·d·0.1 MPa)。PVA/St/TiO_2(1%)经过120 d的降解率约为63%,与PVA/St复合膜相比提高14.5%。     

环氧树脂偶联纳米颗粒制备超疏水表面

利用激光加工在钛合金表面构建微米级粗糙结构,采用环氧树脂溶液和纳米二氧化硅分散液对该表面进行涂覆处理,对得到的微/纳分级粗糙表面进行全氟硅烷修饰,得到具有超疏水性的复合膜层,并采用扫描电子显微镜、三维形貌仪、接触角测量仪评价膜层的形貌结构和润湿性。结果表明,激光加工构建的微米级结构和纳米二氧化硅颗粒组成的微/纳二元粗糙结构对超疏水表面的构建具有重要作用;复合膜层表面的接触角随二氧化硅分散液溶度的提高呈现先增加后减小趋势,并最终逐渐稳定在150 °左右;在二氧化硅分散液溶度为12.0 g/L时,复合表面的接触角最大,可达159 (°)。     

氧化锌/聚苯乙烯超疏水复合涂层的制备及其性能

通过十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷对ZnO粒子进行改性,使ZnO表面由亲水性变为疏水性,然后将改性ZnO粒子与低表面能的热塑性树脂聚苯乙烯杂合,于160°C下烘烤25min,在钢片上制得改性ZnO/聚苯乙烯复合超疏水涂层。采用红外光谱、扫描电镜和接触角分析仪对涂层表面结构和疏水性进行了研究。结果表明,改性后的ZnO粒子表面引入了疏水性的─CH3和─CF2─,形成微/纳米双重粗糙结构。当改性ZnO和聚苯乙烯的质量比为7∶3时,所得复合涂层表面与水的静态接触角为156°,滚动角8°,与钢片的附着力为2级,硬度B～H,冲击强度大于50kgcm,吸水率为7.3%,具有良好的应用前景。     

不同粒径氧化锌以及改性纳米氧化锌对多功能PBAT复合膜的影响

采用溶剂铸膜法制备了聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）/聚乳酸（PLA）/对苯二甲酸二辛酯（DOTP）/氧化锌（ZnO）复合膜材料,并通过硬脂酸改性纳米ZnO,探讨了不同粒径ZnO以及改性纳米ZnO对复合薄膜力学性能、热性能、疏水性能、耐抽出性能以及抗菌性能的影响。结果表明,通过硬脂酸代替纳米ZnO表面的羟基极性基团,复合膜的耐抽出性能提高。硬脂酸的长链烷基与高分子链的链纠缠改善了改性纳米ZnO与PBAT的相容性。随着ZnO粒径的减小以及改性纳米ZnO含量的增大,复合薄膜的热性能有所下降,但耐抽出性能提高。拉伸强度提高,最高达到13.8 MPa。复合膜的疏水性能得到改善,接触角最高达到110°,复合膜材料的抑菌区域增大,抗菌性能有所增强。     

含氧化铁超疏水棉织物的制备及性能

以丙烯酸丁酯与乙烯基硅树脂乳液共聚合成疏水乳液;用沉淀法制备α-Fe2O3纳米粒子,并用硅烷偶联剂对其进行表面改性。用疏水乳液和α-Fe2O3分散液对棉织物进行浸涂,制备超疏水棉织物。采用XRD、FTIR和SEM对α-Fe2O3和超疏水棉织物的结构、形貌进行表征。考察乳液和α-Fe2O3分散液浸涂次数对棉织物疏水性能的影响,研究紫外光照射对超疏水棉织物润湿性能的影响,测定超疏水棉织物的油水分离性能。结果表明,用疏水乳液和α-Fe2O3分散液分别浸涂2次即可使棉织物具有良好的超疏水性,接触角可达158.6?。经紫外光照射后,织物正面转变成为超亲水;而反面仍为超疏水状态,棉织物显示出单向导湿性能。超疏水棉织物对油水混合物中油、水的分离效率分别为96.1% 和99.0%。     

TiO_2/ZnO双层电子传输层的制备及光电化学性能

首先在氟掺杂的氧化锡导电玻璃(FTO)上水热生长一层TiO_2纳米棒阵列薄膜,然后通过旋涂法旋涂ZnO籽晶层后水热法生长ZnO纳米棒得到TiO_2/ZnO纳米棒阵列薄膜。通过XRD、SEM、PL、UV-Vis和电化学工作站等对单层TiO_2纳米棒和TiO_2/ZnO纳米棒的结构、表面形貌、荧光性能、光吸收强度以及光电化学性质进行表征。结果表明,随着水热生长ZnO时间的增长,ZnO纳米棒密度增加; ZnO纳米棒的生长时间不同使其荧光强度不同,TiO_2/Zn O纳米棒的荧光强度与单层TiO_2纳米棒相比有着微小的减弱,没有明显的衍射峰; TiO_2/ZnO纳米棒复合材料比单层TiO_2的光吸收强度高,提高其光学性能,但是吸光区域都在紫外光区域;在标准模拟太阳光照射下,TiO_2/Zn O纳米棒的光电流为0. 002 m A,单层TiO_2纳米棒的光电流为0. 006 m A,复合薄膜的电流有着明显的变化。     

疏水性陶瓷复合膜的制备与油水分离性能研究

采用聚四氟乙烯粉末与氧化铝平板陶瓷膜进行高温烧结改性的方式,制备了有较高疏水性的陶瓷复合膜。通过扫描电镜、能谱仪、红外光谱及静态接触角测量仪研究了复合膜的表面形貌和化学结构。结果表明,制备的疏水性陶瓷复合膜在油中的疏水性能变化不大,能够较好的应用于油水分离。增大操作压力、料液温度或降低水含量都可以增加膜的渗透通量。当操作压力为0.1 MPa、混合液温度为25℃,水的质量分数为3%时,制备的疏水性陶瓷复合膜的渗透初始通量为12 L/(m~2·h),截留率可达98.75%。     

大气中镀锡板表面润湿性的变化

通过控制钝化过程的电荷密度，在镀锡板表面制备了不同厚度的钝化膜，以研究表层结构对镀锡板表面润湿性的影响。根据X射线光电子能谱和水接触角测量结果，分析了镀锡板在大气环境贮存过程中表面润湿性的变化。结果表明，随钝化膜厚度增大，镀锡板表层Cr的相对质量分数升高，令镀锡板表面极性提高，水接触角降低，即亲水性变好。镀锡板在大气中贮存时会吸附周围的有机物，使表层C含量增大而极性降低，最终使镀锡板表面润湿性由亲水状态向疏水状态转变。     

基于分子动力学的氧化锌疏水性模拟研究

ZnO材料因其具有油水分离效率高、制备工艺简单、费用低廉等特点,在油水分离领域具有重要的作用。采用分子动力学方法研究了ZnO材料微观疏水机理。通过改变壁面分子与水分子之间的势能函数参数获得不同的固液作用强度与界面自由能的关系;模拟水滴在不同能量表面上的接触角,统计分析液滴在表面上的稳态接触特征,对比基于液滴润湿形态测得的接触角和基于界面能计算获得的接触角之间的差异;基于氧化锌最低表面能界面构造微纳结构,对不同微纳结构的润湿性进行分析。结果表明,ZnO材料气固界面自由能(γ_sv)和固液界面自由能(γ_sl)均随固液作用强度f的增大而增大,固液作用强度的大小可以用于区分ZnO材料的润湿性。随着固液作用强度的减少,改性后的氧化锌刚性表面的疏水性增强。在固液作用强度一定的条件下,微纳结构会使疏水性增强。     

NaYF4:Yb,Tm与CdS量子点协同提高二氧化钛光催化性能

上转换材料可将低能红外光转换为高能可见光或紫外光,而量子点敏化可调节TiO_2的能带宽度。本实验首先合成nc-TiO_2纳米晶胶体,制成nc-TiO_2膜,再进行Cd S量子点敏化,与制得的NaYF_4:Yb,Tm进行复合。对所得的CdSQDs/TiO_2/NaYF_4:Yb,Tm复合膜采用TEM和XRD,以及上转换荧光表征,并借用探针反应,测试膜的光催化活性。结果表明在全光照射下,Cd S QDs/TiO_2和TiO_2/NaYF_4:Yb,Tm及Cd S QDs/TiO_2/NaYF_4:Yb,Tm复合膜的光催化降解速率分别是TiO_2的1. 8,1. 4和2. 6倍,说明NaYF_4:Yb,Tm与量子点可协同提高二氧化钛全波段光催化性能。     

PVDF-PFTS/SiO2膜制备及抗混合污染性能

采用表面接枝技术制备了PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜,通过扫描电子显微镜（SEM）和红外光谱（FTIR）分析了膜污染前后的表面结构和组成,考察了直接接触式膜蒸馏（DCMD）装置出水电导率和膜通量的变化,利用XDLVO理论分析了PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜的抗混合污染性能和机理。结果表明：在1H, 1H, 2H, 2H-全氟辛基三氯硅烷（PFTS）和SiO₂共同作用下,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜表面形成微纳米复合乳突结构,水接触角（WCA）由99°增至155°。与PVDF基膜相比,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜对混合污染物具有较好的抗污染性能;连续运行10h,膜通量和截留率分别保持在10.06kg/(m²·h)和99.80%。XDLVO理论分析表明,PVDF-PFTS/SiO₂超疏水复合膜表面与污染物之间的作用力由引力转变为斥力是其抗混合污染性能增强的主要原因之一。     

纳米TiO_2/聚醚砜复合膜的制备及其性能研究

通过共混和相转化法制备了纳米TiO_2/聚醚砜复合膜,并考察了纳米TiO_2对膜结构及性能的影响。结果表明,添加纳米TiO_2后,膜断面结构中微孔增多,指状孔长度增长,且有效改善了膜的亲水性和抗污染性。当纳米TiO_2含量为0.3%时,膜综合性能最佳,此时,复合膜的表面接触角为75.9°,纯水通量为50.23 L/(m2·h),对Na2SO4溶液的截留率为40.89%,对牛血清蛋白溶液(BSA)的通量恢复率为91.67%。     

纳米TiO_2含量对PVC/稻壳粉木塑复合材料性能的影响

将纳米TiO_2、稻壳粉、聚氯乙烯(PVC)和稳定剂等按一定比例混合,用挤出成型法制备PVC/稻壳粉木塑复合材料。考察纳米TiO_2添加量对PVC/稻壳粉木塑复合材料性能的影响。实验结果表明,随着纳米TiO_2含量的增加,木塑复合材料的力学性能、防水性能和热稳定性呈现先增加后降低的趋势,但木塑复合材料的表面颜色却随着纳米TiO_2含量的增加而逐渐变浅。当纳米TiO_2含量为1.00份时,木塑复合材料的综合性能最好,与未添加纳米TiO_2的木塑复合材料相比,其拉伸强度、冲击强度和弯曲强度分别提高了40.6%,62.2%和19.7%,8 d的吸水率从2.5%降低为1.6%,表面接触角从78.5°增加到82.1°,800℃时的残炭率从21.1%提高到29.5%。     

改性热塑性淀粉的制备及其与PBAT复合薄膜的性能

利用十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）对淀粉进行偶联改性后,通过熔融挤出得到热塑性淀粉（TPS）,并将其与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）复配后吹膜,制备了PBAT/TPS复合膜材料,并探讨了HDTMS含量与TPS耐热性能、流变性能及PBAT/TPS复合膜疏水性能和力学性能的关系。结果发现,加入HDTMS后TPS加工性能得到改善、淀粉基体耐热性能更高,但增塑剂更易析出;加入1份HDTMS后,PBAT/TPS复合膜材料疏水性能得到改善,接触角提高到113.2°,再继续增加HDTMS含量后,接触角基本保持在104°～106°;PBAT/TPS复合膜材料拉伸强度随HDTMS含量的增加先提高后降低,当HDTMS含量为3份时拉伸强度达10.29 MPa。     

紫外光固化腰果酚/ZnO复合膜的性能研究

将紫外光固化技术与溶胶-凝胶法相结合,制备了紫外光固化腰果酚/ZnO复合涂料;研究了ZnO在复合膜中的分散状态,以及ZnO含量对复合膜的热稳定性、抗紫外线性能、常规物理机械性能、抗溶剂性和耐化学介质性能的影响。结果表明,当ZnO含量不超过3%时,其以纳米尺寸均匀分布于复合膜中;随着ZnO纳米粒子含量的增加,复合膜的热稳定性、抗紫外线性能、抗溶剂性、硬度和抗冲击强度逐渐增大,光泽度、附着力、柔韧性和耐化学介质性能受ZnO含量的影响不大。