水熱法制備MnO2超疏水表面及其防覆冰性能研究.pdf

1、超疏水表面材料具有卓越的疏水性能，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)及國(guó)防軍工領(lǐng)域擁有非常廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)，超疏水表面材料在減阻、防冰抗冰等方面的應(yīng)用成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。而二氧化錳納米材料由于其特殊的光、電、催化性能及吸波性能也逐漸引起了人們的重視。在超疏水表面材料朝著功能化、智能化方向發(fā)展的趨勢(shì)下，制備出具有微納米階層的二氧化錳超疏水材料，既能豐富超疏水材料的制備和二氧化錳材料的利用，還可以拓展這種新型材料在眾多領(lǐng)域的發(fā)展。另外，目前鮮有利用二

2、氧化錳制備超疏水表面這一方向的報(bào)道，因此本文致力于利用簡(jiǎn)單水熱法制備二氧化錳超疏水表面，并對(duì)其性能進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)以過(guò)硫酸銨和硫酸錳為反應(yīng)物，在玻璃基底上制備了微納階層的二氧化錳超疏水表面。分析了產(chǎn)物的X射線衍射圖譜，反應(yīng)產(chǎn)物是包含α、β、γ三種晶型的二氧化錳。結(jié)合掃描電子顯微鏡所拍到的微觀形貌圖和接觸角測(cè)量結(jié)果，研究了不同反應(yīng)條件下所得表面的疏水性能和疏水機(jī)理，發(fā)現(xiàn)120℃/6h時(shí)得到的密集型絮狀納米纖維

3、結(jié)構(gòu)二氧化錳超疏水表面的疏水性能最好，其靜態(tài)接觸角最大達(dá)到162.1°，滾動(dòng)角小于10°。對(duì)樣品進(jìn)行了耐候性及防覆冰性能測(cè)試，樣品在室內(nèi)環(huán)境可保持超疏水性約4個(gè)月，并且對(duì)延遲水滴結(jié)冰有一定的效果。該體系不適用于與H+離子反應(yīng)的金屬基底。
　　(2)以氯酸鉀和硫酸錳為原料，在金屬鋁表面成功制備出二氧化錳超疏水表面。通過(guò)X射線衍射、掃描電子顯微鏡表征，明確了產(chǎn)物是具有海膽狀形貌的純相γ-MnO2。調(diào)整反應(yīng)條件，發(fā)現(xiàn)在150℃/14h時(shí)

4、得到的樣品擁有最佳的超疏水性能，靜態(tài)接觸角達(dá)到164.3°，滾動(dòng)角小于5°。運(yùn)用Cassie模型，計(jì)算結(jié)果顯示水滴與該種表面接觸時(shí)的實(shí)際固液接觸面積僅為4.2％。
　　(3)著重研究了海膽狀γ-MnO2超疏水表面的耐候性、對(duì)不同酸堿度水溶液的疏水性以及防覆冰性能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該種表面在室內(nèi)環(huán)境中可保持6個(gè)月左右的超疏水性。pH值3～13的水溶液在該表面的接觸角都保持在160°以上，說(shuō)明其對(duì)酸堿性水溶液亦可保持優(yōu)異的超疏水性能。觀