以兩步水熱合成法,以木材為基質(zhì),制備微納米結(jié)構(gòu)的二氧化鈦和氧化亞銅復(fù)合薄膜,并通過進(jìn)一步表面修飾制備超雙疏的表面。采用場發(fā)射電子掃描電鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）、光電子能譜儀（XPS）、紫外光分光光度計(jì)（UV-Vis）和接觸角測試,對制備的二氧化鈦/氧化亞銅薄膜負(fù)載的木材基材料的微觀形貌、晶型結(jié)構(gòu)、化學(xué)狀態(tài)、光學(xué)性能及潤濕性進(jìn)行表征,通過實(shí)驗(yàn)證明該復(fù)合薄膜負(fù)載的木材在紫外光的照射下具有釋放負(fù)氧離子的作用。結(jié)果表明,在紫外光照射下,相比單純的二氧化鈦薄膜負(fù)載的木材,二氧化鈦/氧化亞銅薄膜負(fù)載的木材釋放負(fù)氧離子的性能顯著提升。同時(shí),二氧化鈦/氧化亞銅薄膜負(fù)載的木材被賦予了超疏水和超疏油特性、對大腸桿菌具有抑菌性及紫外光照射下釋放負(fù)氧離子的多種功能。 

【文章來源】：功能材料. 2017,48(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖４不同樣品在紫外光照射下裝置內(nèi)負(fù)氧離子濃度Ｆｉｇ４Ｎｅｇａｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎｉｏｎｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｏｂ－

面的羥基數(shù)量，木材的疏水性也會隨著羥基的減少而提高［１４－１６］。此外，疏水表面的構(gòu)建需要高表面粗糙度和低表面能，在負(fù)載Ｃｕ２Ｏ薄膜后，樣品表面的粗糙度增加，促使其表面疏水，但此時(shí)樣品表面的疏水性并不穩(wěn)定，需要低表面能物質(zhì)的進(jìn)一步修飾。因此，圖６（ｄ）疏水后ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ復(fù)合薄膜負(fù)載的木材表面水接觸角和油接觸角分別達(dá)到１５８．６和１５４．３°，即轉(zhuǎn)變?yōu)槌p疏性———同時(shí)具有超疏水性和超疏油性，且超雙疏性能穩(wěn)定。２．７樣品抑菌性圖７為木材素材、ＴｉＯ２負(fù)載的木材、Ｃｕ２Ｏ負(fù)載的木材及疏水后ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ復(fù)合薄膜負(fù)載的木材在大腸桿菌培養(yǎng)皿中的抑菌性能。如圖７（ａ）、（ｂ）和（ｃ）所示，木材素材、單純的ＴｉＯ２負(fù)載的木材和Ｃｕ２Ｏ負(fù)載的木材對大腸桿菌沒有抑菌性；而圖７（ｄ）可以很清楚地看見疏水后ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ復(fù)合薄膜負(fù)載的木材在大腸桿菌培養(yǎng)皿中的抑菌圈，在樣品周圍形成寬度約為２．５ｍｍ的抑菌圈。抑菌圈的產(chǎn)生可能是由于疏水后ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ復(fù)合薄膜負(fù)載的木材在自然條件也會產(chǎn)生的一定數(shù)量的負(fù)氧離子，負(fù)氧離子在周圍環(huán)境中具有殺菌的功能。也就是說，抑菌圈的存在證明了該樣品具有殺菌的活性歸因于負(fù)氧離子的作用。圖７木材樣品在大腸桿菌培養(yǎng)皿中的抑菌性能Ｆｉｇ７ＡｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｗｏｏｄｓａｍｐｌｅｓｉｎＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ３結(jié)論結(jié)果表明，光滑的木材素材負(fù)載了致密且均勻的ＴｉＯ２粒子和Ｃｕ２Ｏ薄膜后，可見膜層表面

，當(dāng)空氣中負(fù)氧離子濃度達(dá)到１０００～１５００個(gè)／ｃｍ３以上時(shí)，這種空氣被認(rèn)為是“新鮮空氣”［１２］。因此，疏水后ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ復(fù)合薄膜負(fù)載的木材在紫外光照射后產(chǎn)生的負(fù)氧離子濃度達(dá)到了新鮮空氣的標(biāo)準(zhǔn)。圖４不同樣品在紫外光照射下裝置內(nèi)負(fù)氧離子濃度Ｆｉｇ４Ｎｅｇａｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎｉｏｎｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｏｂ－ｔｕｒａｔｏｒｗｈｅｎｉｒｒａｄｉａｔｅｄｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｕｒｆａｃｅｓｕｎ－ｄｅｒＵＶ２．５平帶電位測試圖５進(jìn)一步確定了ＴｉＯ２和Ｃｕ２Ｏ的能帶排列，從而確定ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ復(fù)合薄膜負(fù)載的木材中ＴｉＯ２和Ｃｕ２Ｏ之間的電子轉(zhuǎn)移過程。圖５中ＴｉＯ２負(fù)載的木材和ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ復(fù)合薄膜負(fù)載的木材的Ｍｏｔｔ－Ｓｃｈｏｔ－ｔｋｙ（Ｍ－Ｓ）曲線中樣品的平帶電位（Ｖｆｂ）和電荷栽體密度（ＮＡ）是由下列方程計(jì)算得到［１３］Ｃ－２＝２（Ｖ－Ｖｆｂ－ｋＢＴ／ｅ）ε０εｒｅＮＡ其中，Ｃ為半導(dǎo)體的空間電荷電容；ε０為真空介電常數(shù)，ε０＝８．８５×１０－１４Ｆ／ｃｍ；εｒ?yàn)榻殡姵?shù)；Ｖ為外加電壓；Ｔ為溫度；ｋＢ為玻耳茲曼常量（ｋＢ＝１．３８×１０－２３Ｊ／Ｋ）。由圖中Ｃ－２－Ｖ的線性擬合得到，ＴｉＯ２負(fù)載的木材和ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ復(fù)合薄膜負(fù)載的木材的平帶電位分別是－０．４６和－０．５５ｅＶ（ｖｓＳＣＥ），即圖５（ｂ）的平帶電位相對圖５（ａ


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