發(fā)布時(shí)間：2017-10-27 22:30

  本文關(guān)鍵詞：新型Janus膜的制備及其多功能應(yīng)用研究

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【摘要】：Janus膜是指兩面具有不同性質(zhì)的膜材料,在兩側(cè)表面非對(duì)稱性潤(rùn)濕特性的驅(qū)動(dòng)下,液體可以在Janus膜的三維多孔橫截面層間發(fā)生各向異性運(yùn)輸,即液體“二極管”現(xiàn)象,該特性使得Janus膜在流體操縱、集霧、集水、微全分析等領(lǐng)域有巨大應(yīng)用前景。但是目前的Janus膜存在制備工藝復(fù)雜和成本較高等缺點(diǎn),阻礙了Janus的實(shí)際應(yīng)用。此外,如何賦予Janus膜以多功能性和更加新穎的應(yīng)用仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。因此開發(fā)簡(jiǎn)易的制備方法和探索多功能化響應(yīng)為Janus膜的研究重點(diǎn)�；谏虡I(yè)化的聚四氟乙烯(PTFE)復(fù)合微濾膜獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和表面特性,本研究分別針對(duì)親疏水型PTFE復(fù)合微濾膜進(jìn)行改性制備水、油單通道的Janus膜。一方面針對(duì)親水型PTFE復(fù)合微濾膜,分別采用膠帶直接剝離選擇層和智能響應(yīng)表面改性之后剝離選擇層兩種方式制備水單通道的Janus膜。另一方面針對(duì)疏水型PTFE復(fù)合微濾膜,采用多巴胺單側(cè)漂浮改性賦予疏水膜表面親水性。研究表面功能響應(yīng)改性、膠帶剝離和多巴胺單側(cè)親水改性對(duì)膜表面微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)性能和應(yīng)用擴(kuò)展的影響。通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察膜改性前后的微觀形貌,通過能量色散X射線光譜(EDX)和X-射線光電子能譜(XPS)分析膜表面的化學(xué)組成及相對(duì)含量,通過紫外可見分光光度計(jì)(UV-vis)分析膜的染料吸附性能,通過接觸角(CA)分析膜表面的潤(rùn)濕性能。同時(shí)通過界面處液體的透過實(shí)驗(yàn)測(cè)試液體的單向通過性,探索了油單通道Janus膜分離水包油乳液的應(yīng)用,探索Janus膜和對(duì)照組的親疏水膜收集及鎖住液體的能力及相應(yīng)機(jī)理。利用概念驗(yàn)證的方法,探索了Janus膜表面形貌及化學(xué)組成、潤(rùn)濕性能、多功能響應(yīng)性與Janus性能的結(jié)合情況。研究結(jié)果表明,膠帶剝離能夠撕裂PTFE選擇層,使得膜的表面產(chǎn)生疏水性,這種疏水性來源于PTFE的本質(zhì)疏水性及撕裂產(chǎn)生的微觀形貌,多巴胺單面改性可以賦予疏水膜上表面以較薄的親水層,Janus膜的較薄層通過相應(yīng)液體潤(rùn)濕使其薄層孔道減小,拉普拉斯內(nèi)壓力增大,具有相反性質(zhì)的液體只能在更高的靜態(tài)壓力作用下才可以穿透Janus膜,達(dá)到鎖住液體的效果,磁性Janus膜通過磁場(chǎng)控制收集并凈化染料廢水,pH響應(yīng)Janus膜可以通過調(diào)節(jié)水滴或水相的pH值控制水滴在油/水界面的滲透性能,證明了表面改性技術(shù)和Janus性能的良好相容性。
【關(guān)鍵詞】：Janus膜 剝離 油水分離 智能響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ051.893
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 課題背景及研究的目的及意義10-11
• 1.2 Janus的概念11-12
• 1.3 Janus粒子的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 Janus粒子的制備方法12-15
• 1.3.2 Janus粒子的應(yīng)用15
• 1.4 Janus膜的研究現(xiàn)狀15-20
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法22-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器設(shè)備22-23
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料22
• 2.1.2 儀器設(shè)備22-23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法23-25
• 2.2.1 水通道Janus膜的制備24
• 2.2.2 油通道Janus膜的制備24
• 2.2.3 磁性Janus膜的制備24
• 2.2.4 pH響應(yīng)Janus膜的制備24-25
• 2.3 分析表征測(cè)試方法25-28
• 2.3.1 接觸角測(cè)試25
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡（SEM）測(cè)試25
• 2.3.3 能量色散X射線光譜（EDX）測(cè)試25
• 2.3.4 X射線光電子能譜（XPS）測(cè)試25-26
• 2.3.5 紫外可見分光光度計(jì)（UV-vis）測(cè)試26
• 2.3.6 油水單通道性能測(cè)試26
• 2.3.7 收集器油水收集性能測(cè)試26
• 2.3.8 油水乳液分離性能測(cè)試26-27
• 2.3.9 磁性Janus膜的彎曲穩(wěn)定性測(cè)試27-28
• 第3章 油水單通道Janus膜的制備及表征28-44
• 3.1 水單通道Janus膜的制備及表征28-35
• 3.1.1 水單通道Janus膜的制備28-29
• 3.1.2 水單通道Janus膜的接觸角測(cè)試表征29
• 3.1.3 水單通道Janus膜的的SEM測(cè)試表征29-30
• 3.1.4 水單通道Janus膜的XPS測(cè)試表征30-31
• 3.1.5 水單通道Janus膜的EDX測(cè)試表征31-32
• 3.1.6 水單通道Janus膜的水單通道性能測(cè)試32-33
• 3.1.7 水單通道Janus膜的應(yīng)用拓展33-34
• 3.1.8 水單通道Janus膜的鎖水機(jī)理34-35
• 3.2 油單通道Janus膜的制備及表征35-42
• 3.2.1 油單通道Janus膜的制備35-36
• 3.2.2 油單通道Janus膜的SEM測(cè)試表征36-38
• 3.2.3 油單通道Janus膜的EDX測(cè)試表征38-39
• 3.2.4 油單通道Janus膜的XPS測(cè)試表征39
• 3.2.5 油單通道Janus膜的油單通道測(cè)試39-40
• 3.2.6 油單通道Janus膜的集油應(yīng)用40-41
• 3.2.7 油單通道Janus膜的鎖油機(jī)理41-42
• 3.2.8 油單通道Janus膜的乳液分離應(yīng)用42
• 3.3 本章小結(jié)42-44
• 第4章 磁性和pH響應(yīng)Janus膜的制備及表征44-60
• 4.1 磁性Janus膜的制備及表征44-50
• 4.1.1 磁性Janus膜的制備44-45
• 4.1.2 磁性Janus膜的接觸角測(cè)試和磁性展示45-46
• 4.1.3 磁性Janus膜的SEM測(cè)試表征46-47
• 4.1.4 磁性Janus膜的彎曲穩(wěn)定性測(cè)試47-48
• 4.1.5 磁性Janus膜的XPS表征測(cè)試48-49
• 4.1.6 磁性Janus膜的應(yīng)用拓展49-50
• 4.2 pH響應(yīng)Janus膜的制備及表征50-58
• 4.2.1 pH響應(yīng)Janus膜的制備50-51
• 4.2.2 pH響應(yīng)Janus膜的SEM測(cè)試表征51-52
• 4.2.3 pH響應(yīng)Janus膜的EDX表征52-54
• 4.2.4 pH響應(yīng)Janus膜的XPS測(cè)試表征54
• 4.2.5 pH-rJM的接觸角測(cè)試表征54-55
• 4.2.6 pH響應(yīng)Janus膜的水單通道測(cè)試55-58
• 4.3 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論60-62
• 參考文獻(xiàn)62-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果69-71
• 致謝71

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本文編號(hào)：1105518