基于金属（氢）氧化物的多功能超疏水表面制备及其性能研究

作     者：华江龙 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：江琦

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：超疏水表面 低温水热法 镍铁层状双金属氢氧化物 氧化锌 紫外吸收 

摘      要：超疏水表面因其特有的抗浸润、防黏附特性,在自清洁、防覆冰、减阻、金属防腐、油水分离等多种领域表现出应用潜力,其制备方法是结合低表面能修饰和粗糙结构的构建。单一超疏水特性的超疏水表面应用范围较窄,为了扩宽其应用领域,可以选用功能材料构建粗糙结构,制备对应性能的超疏水表面。Ni Fe-LDH具备磁性等多种优良性能,适合用于构建多功能超疏水表面;Zn O具有紫外吸收优良性质,但水热生长时需种子层的特性限制着其应用范围。本论文通过低温水热手段在玻璃表面生长了三种金属氧化物或氢氧化物薄膜,随后低表面能改性制备了具有磁性或抗紫外性能的多功能超疏水表面。（1）选用不同金属盐为原料,在基材表面低温水热生长了两类金属氧化物或氢氧化物薄膜,经氟硅烷修饰后得到两种磁性超疏水表面,均表现出优异的耐酸碱性能。系统研究了沉淀剂浓度、金属离子比例、金属盐浓度等因素对薄膜微观形貌及性能的影响,得出以下结论:以Ni和Fe为原料生成了Ni Fe-LDH产物,以Al和Fe为原料生成的主要产物是α-FeO、Al OOH;随尿素浓度的增大,超疏水表面的粗糙度均先增大后减小;在金属离子浓度比Ni:Fe=1:1或Al:Fe=2:1的条件下,超疏水表面的疏水性能最强;随金属离子浓度的增大,纳米单元分布范围逐渐扩宽,排布更加紧密,当金属离子浓度过高时,纳米单元聚合,尺寸增大。（2）先在基材表面水热沉积一层铝铁化合物,然后无种子层水热生长氧化锌,浸渍修饰后,得到了具有一定紫外吸收能力的超疏水疏油表面。系统研究了Zn浓度、水热反应时间、水热反应p H值等因素对Zn O薄膜的形貌及性能的影响,得出以下结论:随Zn浓度的增大,基本单元数量增多并逐渐聚集,表面粗糙度先增大后减小;随水热反应时间的延长,棒状结构与片状结构互相转化,表面粗糙度先减少后增大,疏水疏油性能同步变化;随水热反应p H的增大,单元尺寸逐渐增大,当p H较高时,片状结构溶解并生成纳米棒,紫外吸收性能大大增强。