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多孔材料的顯微結(jié)構(gòu)構(gòu)建及功能化設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2020-05-27 07:20
【摘要】:由于頻繁的溢油事故和不斷增加的工業(yè)含油廢水,水和油混合物的分離被認(rèn)為是全球性的挑戰(zhàn)。通常,含油廢水含有不溶性油和可溶性有機(jī)污染物。對(duì)于不溶性部分,典型的處理方法之一是將其與水分離,但是該方法一般無法去除廢水中可溶性的污染物。光催化作為一種最具潛力的綠色化學(xué)技術(shù)特別適合于有機(jī)污染物的降解。因此,將光催化技術(shù)與油水分離相結(jié)合來凈化含油廢水是一種有效的策略。在此研究背景之下,本課題以銅網(wǎng)為基底材料,通過電化學(xué)腐蝕,疏水改性,選擇性輻照和原位還原,構(gòu)建多功能Janus Cu(OH)2@Cu2O/Cu網(wǎng)。本課題具體研究如下:1.通過電化學(xué)腐蝕和正十八烷基三乙氧基硅烷修飾處理得到超疏水Cu(OH)2/Cu網(wǎng)。研究電化學(xué)腐蝕時(shí)間對(duì)Cu(OH)2/Cu網(wǎng)生長情況的影響。結(jié)果表明,銅網(wǎng)孔徑隨著電化學(xué)腐蝕時(shí)間的增加逐漸減小。2.通過控制超疏水Cu(OH)2/Cu網(wǎng)的UV光照射時(shí)間,再經(jīng)過N2H4蒸汽還原得到具有不對(duì)稱潤濕性的Cu(OH)2@Cu2O/Cu網(wǎng)。采用XRD、SEM、TEM、接觸角、XPS等測(cè)試手段分別對(duì)樣品的化學(xué)組成、表面形貌、元素組成、潤濕性、化學(xué)成分進(jìn)行分析,研究UV光照射N2H4蒸汽還原過程對(duì)復(fù)合Cu(OH)2@Cu2O/Cu網(wǎng)兩面潤濕性的影響。光化學(xué)反應(yīng)和還原反應(yīng)的結(jié)合促進(jìn)了 UV光輻照面從超疏水向親水表面的轉(zhuǎn)變。3.對(duì)Janus Cu(OH)2@Cu2O/Cu網(wǎng)進(jìn)行滲透壓測(cè)試、滲透通量測(cè)試和油水分離測(cè)試,并研究Janus Cu(OH)2@Cu2O/Cu網(wǎng)的光催化性能。結(jié)果表明,Janus Cu(OH)2@Cu2O/Cu網(wǎng)具有較高的耐水壓性、高通量(對(duì)純?nèi)軇?和高分離效率,并且在不同的光催化系統(tǒng)下都能有效降解有機(jī)污染物。由于能有效分離油水混合物和在可見光下降解含油廢水中的有機(jī)污染物,Janus網(wǎng)在水凈化領(lǐng)域具有廣闊的前景。圖[42]表[10]參[109]
【圖文】:

示意圖,模型,示意圖,幾何學(xué)


。逡逑CA由三個(gè)界面上的力相互作用決定,這是被想象成一種不復(fù)雜的幾何學(xué)物理學(xué)模型。對(duì)于這個(gè)幾何學(xué)和物理學(xué)模型,認(rèn)為表面是光滑的、各向同性的未扭曲的以及勻稱的。另外,認(rèn)為液滴是外表與體相相同的幾何學(xué)實(shí)體。事實(shí)固體的表面始終存在一定的粗糙度,無法實(shí)現(xiàn)理想的光滑條件,沒法直觀測(cè)出糙表面上的液滴實(shí)際接觸角。1936年,為解釋粗糙表面的超疏水性,Wenzel首通過引入固體表面的實(shí)際面積與幾何投影面積的比率?■值來對(duì)楊氏方程進(jìn)行補(bǔ)修正[29],再根據(jù)由自由能變化可得出觀察接觸角和本征接觸角之間的關(guān)系,如1-2所示,結(jié)合兩者關(guān)系加以補(bǔ)償修正后得到公式(1-3)。逡逑=邋(1.3rlv逡逑將公式(1-3)帶入楊氏方程得Wenzel方程,如下所示:逡逑cosdr邋=邋r邋cos0邐(1-式中:r?yàn)楣腆w表面粗糙度(r>l),民為Wenzel狀態(tài)下粗糙表面的接觸⑷邐(b)邐邐逡逑

示意圖,超疏水,合成過程,電化學(xué)腐蝕


NaOH溶液為電解液制備出Cu(OH)2/Cu網(wǎng),并用一定濃度的正十八烷基三乙氧基逡逑硅烷(ODS)的正己烷溶液修飾處理Cu(OH)2/Cu網(wǎng)得到超疏水Cu(OH)2/Cu網(wǎng),,逡逑其實(shí)驗(yàn)過程如圖2-1所示。通過控制電化學(xué)腐蝕時(shí)間,控制Cu(OH)2/Cu網(wǎng)的生長逡逑情況。采用光學(xué)顯微鏡、SEM、XRD、接觸角、XPS等測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行表面逡逑形貌、化學(xué)組成、潤濕性、元素組成進(jìn)行分析,并研宄電化學(xué)腐蝕時(shí)間對(duì)逡逑Cu(OH;)2/Cu網(wǎng)生長情況的影響。逡逑勿、Electr0chemical逡逑0邐anodization逡逑..廣-,-4—J.邋f邐^逡逑Cu邋mesh邐Cu(OH)2/Cu邋mesh逡逑Superhydrophobic邋Cu(OH)2/Cu邋mesh逡逑圖2-1超疏水Cu(OH)2/Cu網(wǎng)的合成過程示意圖逡逑Fig.邋2-1邋Schematic邋illustration邋of邋the邋synthesis邋procedure邋of邋superhydrophobic邋Cu(0H)2/Cu邋mesh逡逑2.2電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)原理及裝置逡逑電化學(xué)腐蝕法的反應(yīng)方程式如下:逡逑陽極方程式:逡逑Cu邋+邋20H ̄邋=邋Cu{OH)1邋
【學(xué)位授予單位】:安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2019
【分類號(hào)】:O643.36;X703;O644.1

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