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理論研究、國防、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用前景,尤其在自清潔、液體分析、微流控液體傳輸?shù)阮I域的應用前景巨大,故超疏水表面制備技術和性能等方面的研究成為了近年來人們關注的熱點。與此同時,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用的熱點,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域更是有著誘人的前景。因此,在多功能應用的需求

2、驅使下,合成具有多級結構的超疏水性氧化鐵,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用領域提供新穎的候選材料。再者,目前關于超疏水氧化鐵材料的報道尚未多見,因此本文致力于超疏水氧化鐵的制備過程和性能特點的研究。采用簡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,本文的主要研究內容和結論如下:
　　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構的超疏水氧化鐵薄膜涂層,

3、各涂層均具有微納米二級階層結構的粗糙表面和優(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161.6°,同時滾動角接近于1°。然而,涂層表面與基片的附著效果卻不理想,各表面的潤濕穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性能有待改進和提高。
　　2.以水合氯化鐵為鐵源、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為改性劑,通過水熱反應、熱處理工藝和表面處理過程,在玻璃基片上成功制得了具有微納二級階層結構的超疏水氧化鐵納米棒薄膜,薄膜的接觸角達到

4、159.3°。通過研究水熱反應時間與形貌的關系,探討了氧化鐵納米棒的形成過程并提出五步生長機理,在這個機制里,PVP通過空間效應、靜電力作用和氫鍵作用在棒狀晶體生長過程中發(fā)揮了非常重要的表面調節(jié)效應。
　　3.通過研究氧化鐵納米棒薄膜表面的水潤濕性能,發(fā)現(xiàn)不同的水熱反應時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水的粘附力也存在著很大的差異。通過分析發(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