超疏水氧化鐵表面的水熱制備及性能研究.pdf

1、由于具有優(yōu)異的表面性能,超疏水表面材料在基礎(chǔ)理論研究、國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人們的日常生活中存在著廣闊的應(yīng)用前景,尤其在自清潔、液體分析、微流控液體傳輸?shù)阮I(lǐng)域的應(yīng)用前景巨大,故超疏水表面制備技術(shù)和性能等方面的研究成為了近年來(lái)人們關(guān)注的熱點(diǎn)。與此同時(shí),氧化鐵材料由于其出色的電、光、磁以及催化性能也已成為材料研究與應(yīng)用的熱點(diǎn),其中在室溫下具有弱鐵磁性的α-Fe2O3在氣敏傳感器、鋰離子電池等新興領(lǐng)域更是有著誘人的前景。因此,在多功能應(yīng)用的需求

2、驅(qū)使下,合成具有多級(jí)結(jié)構(gòu)的超疏水性氧化鐵,除了可以豐富超疏水材料和氧化鐵的合成方法,還可為眾多新興的應(yīng)用領(lǐng)域提供新穎的候選材料。再者,目前關(guān)于超疏水氧化鐵材料的報(bào)道尚未多見(jiàn),因此本文致力于超疏水氧化鐵的制備過(guò)程和性能特點(diǎn)的研究。采用簡(jiǎn)單的水熱方法制備出了具有超疏水性能的氧化鐵納米薄膜,本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　1.以鐵氰化鉀為原料,在純銅、純鋁、玻璃片三種不同材料的基片上制備了三種不同表面形貌結(jié)構(gòu)的超疏水氧化鐵薄膜涂層,

3、各涂層均具有微納米二級(jí)階層結(jié)構(gòu)的粗糙表面和優(yōu)異的超疏水性能。尤其是純銅、純鋁金屬基片上所得的氧化鐵涂層表面,靜態(tài)接觸角高達(dá)161.6°,同時(shí)滾動(dòng)角接近于1°。然而,涂層表面與基片的附著效果卻不理想,各表面的潤(rùn)濕穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性能有待改進(jìn)和提高。
　　2.以水合氯化鐵為鐵源、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為改性劑,通過(guò)水熱反應(yīng)、熱處理工藝和表面處理過(guò)程,在玻璃基片上成功制得了具有微納二級(jí)階層結(jié)構(gòu)的超疏水氧化鐵納米棒薄膜,薄膜的接觸角達(dá)到

4、159.3°。通過(guò)研究水熱反應(yīng)時(shí)間與形貌的關(guān)系,探討了氧化鐵納米棒的形成過(guò)程并提出五步生長(zhǎng)機(jī)理,在這個(gè)機(jī)制里,PVP通過(guò)空間效應(yīng)、靜電力作用和氫鍵作用在棒狀晶體生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)揮了非常重要的表面調(diào)節(jié)效應(yīng)。
　　3.通過(guò)研究氧化鐵納米棒薄膜表面的水潤(rùn)濕性能,發(fā)現(xiàn)不同的水熱反應(yīng)時(shí)間所得到的納米棒表面形貌各不相同,各種形貌的氧化鐵表面對(duì)水的粘附力也存在著很大的差異。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)液固接觸方式,即三相接觸線的形貌,在接觸角滯后現(xiàn)象和黏滯力作用中