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超疏水纳米氧化物的制备及其性能研究

包雪梅  
【摘要】:本文通过化学沉淀法制备了纳米ZnO、A1203、Fe304,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)经气相沉积对纳米氧化物进行改性,得到具有超疏水性能的纳米金属氧化物材料。采用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱扫描仪(IR)、比表面积(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对PDMS改性前后纳米氧化物的形貌、晶型、化学结构进行了表征,并对其性能进行了研究。 以金属盐溶液和沉淀剂(C032-,OH)为原料,通过沉淀法分别制备粒度均匀的ZnO,A1203,Fe304纳米颗粒。研究表明:纳米氧化物呈球状,平均粒径分别为50nm,40nm,20nm;红外谱图中,在1000-400cm-1处的吸收峰为氧化物的特征吸收峰;纳米ZnO的比表面积为19.357m2·g-1,孔体积为0.131cm3·gq,孔径为1.358nm;纳米A1203的比表面积为106.465m2·g-1,孔体积为1.597cm3.g-1,孔径为9.767nm;XPS表明,在531eV,285eV,74eV,1022eV处的强的吸收峰分别对应Cls,O1s,A12p,Zn2p3的结合能。经PDMS改性后,ZnO,A1203,Fe304与水的接触角分别为162.4°,157.8°,154.8°,改性的纳米氧化物具有超疏水性能。 通过浸涂法在不同的基底上沉积纳米A1203、Fe304,经过PDMS改性后,制备出不同维数的超疏水表面。研究表明:氧化物沉积在光滑基底表面形成纳米微观乳凸结构;PDMS的断裂链段与纳米氧化物颗粒以共价键的方式结合。以载玻片为基底制备的超疏水表面,当表面涂层厚度为300nm时,透光率仍在80%以上,与水的接触角为153.6°;以纤维布和打印纸为基底制备的超疏水表面,与水的接触角分别为158.9°,152.6°;以三维网状结构的海绵为基底制备的超疏水表面,与水的接触角为153.1°,与油的接触角为0°,具有超疏水超亲油性,并且在磁场作用下可以定向移动。


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