本文關(guān)鍵詞：一維納米線材料的制備及其浸潤(rùn)性應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 納米線 微納結(jié)構(gòu) 超雙疏 光催化 浸潤(rùn)性

【摘要】：納米線通常被定義為一種具有直徑小于100 nm(長(zhǎng)度一般不作限制)的一維結(jié)構(gòu),典型的納米線的長(zhǎng)徑比大于100,因此它們可以被稱為準(zhǔn)一維材料。根據(jù)納米線的組成材料的不同可將其進(jìn)行分類(lèi)：金屬納米線、半導(dǎo)體納米線和絕緣體納米線。通常情況下,隨著尺寸的減小,納米線會(huì)展現(xiàn)出比塊體材料更好的物理化學(xué)性能尤其是機(jī)械性能(強(qiáng)度變強(qiáng),韌度變好等)。這些在小尺度下才具備的特殊性質(zhì)使得納米線被廣泛應(yīng)用于新興的高科技領(lǐng)域,例如納電機(jī)系統(tǒng),超雙疏材料制備,太陽(yáng)能電池等。在本文中,我們嘗試通過(guò)新的方法合成二氧化鈦納米管和相關(guān)具有分級(jí)微納結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料,突出了其容易實(shí)現(xiàn)低成本大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的潛在的優(yōu)勢(shì)。此外,我們對(duì)所合成的二氧化鈦納米管的光催化性能和分級(jí)微納結(jié)構(gòu)材料的浸潤(rùn)性與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進(jìn)行研究。研究結(jié)果總結(jié)如下：1、以碳酸氫銨(NH4HCO3)溶液與六水氯化鎂(MgCl2·6H2O)溶液為前驅(qū)物,采用微乳液均相沉淀法制備了三水碳酸鎂納米棒(MgCO3·3H2O),并研究了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不同類(lèi)型的表面活性劑對(duì)產(chǎn)物形貌的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDS)的效果最好,獲得了尺寸均一表面光滑的MgCO3·3H2O納米棒,并以此為模板,獲得了二氧化鈦納米管。降解羅丹明B的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該二氧化鈦納米管的光催化活性是P25二氧化鈦的3倍。2、將一維Te納米線引入到微納結(jié)構(gòu)材料的制備過(guò)程中,成功制備出了SiO2納米粒子負(fù)載的碳包覆Te納米線(Te@C-SiO2)的分級(jí)微納結(jié)構(gòu)材料。這種微納結(jié)構(gòu)復(fù)合材料既擁有實(shí)現(xiàn)超雙疏性能的結(jié)構(gòu)單元,又結(jié)合了一維Te納米線易于成膜的性質(zhì),擺脫了超雙疏材料必須需要載體的問(wèn)題。我們利用原位生長(zhǎng)法得到Te@C-SiO2表面,并通過(guò)全氟辛基三氯硅烷(FOTS)對(duì)其進(jìn)行低表面能修飾,獲得具有超雙疏性能Te@C-SiO2表面。最后,用不同的液體(水,二碘甲烷,橄欖油,十六烷,十二烷,環(huán)己烷)對(duì)Te@C-SiO2表面的超雙疏性能進(jìn)行了靜態(tài)接觸角測(cè)試,結(jié)果表明：Te@C-SiO2表面對(duì)表面張力在27.5-72 mN/m范圍內(nèi)的液體都是超雙疏的。Te@C納米線的直徑和硅球尺寸都對(duì)Te@C-SiO2表面的超雙疏性能具有重要的影響。為了證明該材料的雙疏應(yīng)用性能,我們通過(guò)簡(jiǎn)單噴涂之后成功得到由Te@C-SiO2負(fù)載到玻璃,織物,濾紙表面的復(fù)合材料,甚至是制備成功完全由Te@C-SiO2自支撐組成的塊體材料。為開(kāi)拓超雙疏材料的制備方法做出了巨大貢獻(xiàn)。3、Tuteja等人提出的“串珠狀”模型,其研究中表明表面粗糙度是由二元紋理決定的,一個(gè)是纖維的一級(jí)紋理,一個(gè)是球產(chǎn)生的二級(jí)紋理。基于以上模型,我們系統(tǒng)的研究了兩個(gè)紋理改變分別對(duì)于水和正十六烷的表觀接觸角CA的影響。
【關(guān)鍵詞】：納米線 微納結(jié)構(gòu) 超雙疏 光催化 浸潤(rùn)性
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 引言11-17
• 1.1 一維納米線材料的概述11
• 1.2 一維納米線材料的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 一維納米線材料常見(jiàn)制備方法與應(yīng)用12-14
• 1.3.1 一維納米線材料制備方法12-13
• 1.3.2 一維納米線材料的應(yīng)用13-14
• 1.4 本課題提出的意義及研究?jī)?nèi)容14-17
• 第二章 微乳液法合成MgCO_3·3H_2O納米棒及其應(yīng)用拓展研究17-29
• 2.1 前言17-18
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分18-21
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)中使用的藥品與儀器設(shè)備18-19
• 2.2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及其規(guī)格與生產(chǎn)廠家18-19
• 2.2.1.2 實(shí)驗(yàn)中使用的主要儀器19
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容19-20
• 2.2.2.1 三水碳酸鎂(MgCO_3·3H_2O)納米棒的制備實(shí)驗(yàn)步驟19-20
• 2.2.2.2 二氧化鈦納米管制備的實(shí)驗(yàn)步驟20
• 2.2.2.3 二氧化鈦納米管光催化負(fù)載Pt實(shí)驗(yàn)步驟制備的實(shí)驗(yàn)步驟20
• 2.2.3 樣品表征20-21
• 2.2.3.1 掃描電子顯微鏡(SEM)20
• 2.2.3.2 透射電子顯微鏡(TEM)20
• 2.2.3.3 傅里葉紅外(FT-IR)20
• 2.2.3.4 X射線衍射儀(XRD)20
• 2.2.3.5 熱重(TG)20-21
• 2.2.3.6 氣象色譜測(cè)試(GC)21
• 2.2.3.7 電子能譜(EDX)21
• 2.3 結(jié)果與討論21-26
• 2.3.1 不同類(lèi)型的表面活性對(duì)MgCO_3·3H_2O納米棒形貌調(diào)控的結(jié)果21-23
• 2.3.2 有無(wú)表面活性劑對(duì)MgCO_3·3H_2O納米棒的影響23
• 2.3.3 MgCO_3·3H_2O納米棒的結(jié)構(gòu)表征23-25
• 2.3.4 以MgCO_3·3H_2O納米棒為模板制備二氧化鈦微米管25-26
• 2.4 TiO_2納米管負(fù)載鉑之后的光催化活性測(cè)試26-28
• 2.5 結(jié)論28-29
• 第三章 以一維Te納米線為模板制備串珠狀Te@C-SiO_2復(fù)合納米材料及其浸潤(rùn)性研究29-47
• 3.1 前言29-31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分31-36
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)中使用的藥品和儀器31-33
• 3.2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品與其規(guī)格和生產(chǎn)廠家介紹31-32
• 3.2.1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器32-33
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容33-34
• 3.2.2.1 串珠狀Te@C-SiO_2復(fù)合納米材料的制備33-34
• 3.2.2.1.1. 直徑為7 nm的Te納米線的制備33
• 3.2.2.1.2. 直徑為30 nm的Te@C納米線的制備33
• 3.2.2.1.3 不同尺寸比例的“串珠”狀Te@C-SiO_2納米材料的制備33-34
• 3.2.2.2 超雙疏Te@C-SiO_2膜材料和納米器件的制備34
• 3.2.3 樣品表征34-36
• 3.2.3.1 掃描電子顯微鏡(SEM)34
• 3.2.3.2 透射電子顯微鏡(TEM)34-35
• 3.2.3.3 傅里葉變換紅外分光光度計(jì)(FTIR)35
• 3.2.3.4 X射線衍射儀(XRD)35
• 3.2.3.5 熱重(TG)35
• 3.2.3.6 光電子能譜(XPS)35
• 3.2.3.7 靜態(tài)接觸角測(cè)試35
• 3.2.3.8 電子能譜儀(EDS)35-36
• 3.3 結(jié)果討論36-46
• 3.3.1 直徑為7 nm的Te納米線的形貌和結(jié)構(gòu)表征36
• 3.3.2 一系列直徑不同的Te@C復(fù)合納米線形貌和結(jié)構(gòu)表征36-37
• 3.3.3 “串珠”狀的Te@C-SiO_2形貌和結(jié)構(gòu)表征37-43
• 3.3.4 結(jié)果與討論43-46
• 3.4 總結(jié)46-47
• 第四章 “串珠”狀Te@C-SiO_2材料浸潤(rùn)性的理論研究47-57
• 4.1 前言47-48
• 4.2 理論模型介紹48-50
• 4.3 理論計(jì)算的結(jié)果與討論50-55
• 4.3.1 維持纖維D~*不變,改變硅球的尺寸,研究樣品浸潤(rùn)性變化50-52
• 4.3.2 維持二氧化硅球D~*不變,改變纖維的尺寸,研究樣品浸潤(rùn)性變化52-55
• 4.4 總結(jié)55-57
• 第五章 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 總結(jié)57-58
• 5.2 不足和展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-66
• 碩士期間發(fā)表論文66-67
• 致謝67

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