三維多孔納米材料具有豐富的孔結(jié)構(gòu),密度低,比表面積較大等優(yōu)點,這些優(yōu)異的性質(zhì)使其在催化劑載體、氣體及乳液分離、污水處理及光熱轉(zhuǎn)化方面有著廣闊的應(yīng)用前景,然而目前仍然缺乏行之有效的方法制備出多功能的三維多孔納米材料。本研究中我們利用簡單水熱方法制備了由酚醛樹脂基納米纖維交聯(lián)的三維塊體材料。該塊體材料的潤濕性可以通過控制水熱溫度予以調(diào)控,當溫度超過220℃時,材料呈現(xiàn)超疏水性質(zhì),而當水熱溫度低于210℃時,材料呈現(xiàn)超親水性質(zhì);而且基于聚合物材料高溫煅燒的碳材料的潤濕性呈現(xiàn)類似的性質(zhì)。論文進一步研究了基于聚合物/碳納米纖維材料的油水分離的實驗,其中超疏水的聚合物/碳纖維可以有效分離油包水型的乳液,而超親水的聚合物/碳纖維由于其水下超疏油的性質(zhì)可以實現(xiàn)水包油型乳液的分離;此外,我們還進一步研究了碳纖維組成的塊體材料的光熱轉(zhuǎn)化性能,良好的吸光率及三維孔洞結(jié)構(gòu)使該碳材料具有優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)化性能。論文形成的主要結(jié)論如下:1.可調(diào)潤濕性納米線交織的酚醛樹脂基聚合物海綿制備及其油水分離性能采用苯酚、甲醛和二氨基苯并咪唑為前驅(qū)體,在陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨協(xié)助下,以水熱法合成了具有高長徑比的塊狀... 

【文章來源】：河南大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Young氏方程模型

可控潤濕性塊狀納米纖維聚合物/碳材料的制備及其應(yīng)用2ThomasYoung認為，一滴水在完全光滑的平面上，其接觸角的大小應(yīng)與固-液、固-氣和液-氣界面之間的界面能相關(guān)，即：svsllv-cos=(1-1)其中sv、sl和lv分別表示固-氣、固-液和液-氣界面的表面張力。即為液體在三相線上的接觸角，也稱為本征接觸角。但其成立的前提是均勻的化學(xué)性質(zhì)和理想的光滑平面，認為表面的潤濕性取決于界面處的化學(xué)成分，然而一些低表面能的材料(如聚四氟乙烯)其接觸角也沒有達到超疏水(接觸角>150o)。圖1-1Young氏方程模型(2)Wenzel模型[17]由于光滑平面的設(shè)定不符合實際中平面的狀態(tài)。1936年Wenzel在Young氏方程的基礎(chǔ)上引入了表面粗糙度因子r的概念，表示為固體表面的實際面積與固體對接觸表面的投影面積的比值，在這樣的設(shè)定下r1。新的表達式為：coscoswr(1-2)式中w稱為表觀接觸角。因此，根據(jù)公式(1-2)可以得出，當90時，材料表面的疏水性隨著表面粗糙度的增加而提高，若90時，表面粗糙度的增加有利于改善表面的親水性。圖1-2Wenzel模型

1緒論3(3)Cassie-Baxter模型[18]當粗糙表面凸出和凹陷區(qū)域之間有空氣滯留，水不能完全潤濕粗糙表面時，由Cassie和Baxter提出的新模型變得適用。其式為：1122coscoscoscff(1-3)式中c為固體在Cassie-Baxter狀態(tài)下的表觀接觸角，1和2表示表面1和表面2的本征接觸角，1f和2f分別是固/液界面和液/氣界面所占的分數(shù)，且12ff1。則(1-3)式可簡化為：11cos(cos1)1cf(1-4)由上式可以看出，接觸角隨固/液接觸面積百分比1f的減小而增大。實際中大多數(shù)體系都屬于Cassie-Baxter狀態(tài)，因此此公式應(yīng)用更為廣泛。總而言之，通過改變材料表面能并制造粗糙結(jié)構(gòu)，將兩者相結(jié)合，可以獲得超疏水表面。圖1-3Cassie-Baxter模型1.2.2超疏水材料的分類近年來，研究者對超疏水材料進行了廣泛的研究，其制備方法也多種多樣，主要原理是降低材料的表面能，提升其粗糙度[19-21]。如涂層法、刻蝕法、沉積法、模板法、原位生長法、水熱法、接枝法、靜電紡絲法等。(1)涂層法涂層法是常用的賦予材料表面粗糙度的方法，以物理的方式將涂料覆蓋在材料上，過程簡單，成本較低。常用的方式有浸涂，旋涂和噴涂[22-24]。Xu等人[25]使用浸涂法將兩種改性過的SiO2顆粒交替沉積在棉紡織品上，然后用

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3601583