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多孔zno纳米花电子传输层对有机太阳能电池性能的优化

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光电子．激光 2014年第7期25卷 1363-1369页

作者：刘冬月秦文静董妮张强杨利营印寿根天津理工大学、显示材料与光电器件教育部重点实验室、天津市光电显示材料与器件重点实验室天津300384

通过水热法制备了多孔、单晶结构的三维zno纳米花材料。研究了不同生长时间下(6h、9h和12h)的zno材料的形貌及光电性能。结果表明,反应9h的多孔zno纳米花材料具有较高透光率、低缺陷密度以及高载流子迁移率等优点,是较为理想的电子传输... 详细信息

通过水热法制备了多孔、单晶结构的三维zno纳米花材料。研究了不同生长时间下(6h、9h和12h)的zno材料的形貌及光电性能。结果表明,反应9h的多孔zno纳米花材料具有较高透光率、低缺陷密度以及高载流子迁移率等优点,是较为理想的电子传输层材料。将这些材料应用于有机太阳能电池的制备,性能测试结果表明,以生长时间为9h的多孔zno纳米花材料作为电子传输层的器件性能最佳,与无zno修饰层的参比器件相比,其短路电流密度Jsc和光电转化效率(PCE)明显提高,分别达到了5.68mA/cm2和1.24%。

关键词： zno纳米花多孔单晶有机太阳能电池

硅橡胶表面原位生长zno纳米花构筑稳固超疏水表面

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复合材料学报 2022年第4期39卷 1638-1647页

作者：胡云浩石晓凯马小凡毕红华李明慧孙举涛青岛科技大学高分子科学与工程学院青岛266042

制造的复杂性和对机械接触的敏感性严重阻碍了超疏水材料在实际应用的发展。为在柔性基质(硫化的硅橡胶)表面制备机械耐久的柔性超疏水表面,利用硫化硅橡胶溶胀过程可逆的特性,改进溶胶-凝胶法,将硅橡胶片预先用正丁胺水溶液溶胀,然后... 详细信息

制造的复杂性和对机械接触的敏感性严重阻碍了超疏水材料在实际应用的发展。为在柔性基质(硫化的硅橡胶)表面制备机械耐久的柔性超疏水表面,利用硫化硅橡胶溶胀过程可逆的特性,改进溶胶-凝胶法,将硅橡胶片预先用正丁胺水溶液溶胀,然后浸入硝酸锌/乙醇溶液中。利用正丁胺水溶液和硝酸锌/乙醇溶液在硅橡胶表面的交互扩散、反应,使zno纳米花在橡胶表面原位生长。超疏水的粗糙结构的构筑来自于硝酸锌与正丁胺的协同作用,其静态接触角(CA)可达(158±1.5)°,滑动角(RA)可达(4.5±0.5)°。SEM图像显示,100~200 nm的zno纳米片生长在硅橡胶表面,zno纳米片“嵌入”到橡胶表面,而不是沉积在橡胶表面,因此提升了其机械耐久性。而通过向橡胶中添加硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550),可进一步提升zno纳米片与橡胶基体界面相互作用,即使承受300次线性磨损,仍能保持超疏水特性,表现出优异机械稳定性。而且经过500次循环弯曲变形,其疏水性也几乎没有变化,解决了超疏水涂层在基体弯曲变形时的脱落问题。这种超疏水橡胶制备技术简单且适合工业生产,具有极高的实用前景。

关键词：溶胶-凝胶法 zno纳米花原位生长机械稳定硅橡胶

Ag修饰zno纳米花/棒的制备及光学性质研究

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Ag修饰ZnO纳米花/棒的制备及光学性质研究

作者：蔡雨哈尔滨师范大学

学位级别：硕士

zno纳米材料在电学、光学、磁学等学科以及国防医疗方面有着广泛的应用前景,不同形貌结构的zno纳米材料的可控生长对研究其应用具有重要的意义。在已经制备出的各种形貌的zno纳米材料中,zno三维花状结构可以避免纳米粒子的团聚、增大Zn... 详细信息

zno纳米材料在电学、光学、磁学等学科以及国防医疗方面有着广泛的应用前景,不同形貌结构的zno纳米材料的可控生长对研究其应用具有重要的意义。在已经制备出的各种形貌的zno纳米材料中,zno三维花状结构可以避免纳米粒子的团聚、增大zno的比表面积,提高zno纳米材料的非线性响应和光致发光(PL)性能,因此其赢得了越来越多的研究者的关注。本论文拟采用水热法制备zno纳米棒/花(zno NRs/NFs)材料,调节生长时间和前驱体浓度,实现纳米花状的zno的可控生长;并且利用水热和磁控溅射两步法合成了Ag纳米粒子修饰zno纳米花(AgNPs@zno NFs)。在此基础上,利用PL谱和Z-扫描(Z-Scan)等测试手段对样品的光致发光性能及非线性光学性质进行详细地研究;首先研究了不同浓度下生长的zno NFs的形貌对PL性能的影响,并分析zno NFs生长机制;又研究了AgNPs@zno NFs的结构、形貌、线性及非线性光学性质的影响。主要内容如下:采用单步水热法及其与磁控溅射两步方法制备了zno NRs/NFs材料和AgNPs@zno NFs。在这项工作中,在Ag种子层和光滑的硅衬底上分别获得不同形貌的zno NFs和zno NRs,讨论了zno纳米材料的生长机理,分析了前驱体浓度对zno NRs/NFs的形貌、结构的影响,并探讨了Ag种子层对zno纳米材料的生长催化作用。通过调控磁控溅射实验参量制备出大小不同的AgNPs@zno NFs,研究了AgNPs对zno NFs的结构、形貌性质的影响。利用PL谱测试zno NRs/NFs和AgNPs@zno NFs的PL性能。分析不同大小的AgNPs对zno NFs的PL性能的影响,揭示其发光机制。实验结果表明,直径为10-20nm的AgNPs覆盖了zno NFs表面的缺陷态,使可见光强度减弱,但没有改变其结构和形貌;直径为18-50nm的AgNPs修饰能有效地增强了可见发光强度,其增强的原因是激子浓度增加与金属纳米粒子局域场的增强之间竞争的协同效应。采用飞秒(fs)脉冲激光对zno NFs和AgNPs@zno NFs进行Z-scan测试,研究材料的非线性光学(NLO)性质。波长800nm和脉宽190 fs的激光激发下的开孔Z-scan结果显示,AgNPs@zno NFs阵列的非线性吸收随激光能量的增加而有所提高;波长400nm和脉宽190 fs的激光激发下的闭孔Z-scan结果显示,与zno NFs相比,AgNPs@zno NFs非线性折射率有显著提高,是一种具有发展多功能光学器件潜力的纳米复合材料。本文的实验设计和研究内容为贵金属修饰zno纳米材料的生长提供了优化的生长参数,并且经AgNPs修饰改性后,三维花状zno纳米材料的PL性能和非线性折射得到提高,为zno纳米材料的应用奠定了实验基础。

关键词： zno纳米花 Ag修饰光致发光 Z-scan 非线性光学特性

三维zno、SnO2纳米花的构筑及其气敏特性的研究

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三维ZnO、SnO2纳米花的构筑及其气敏特性的研究

作者：蒋小红西北师范大学

学位级别：硕士

纳米科技和纳米材料的快速增长标志着人类社会的进步,有助于人们生活质量的提高。除了利用常规方法合成纳米材料之外,探索和开发简单高效、廉价环保的新路线来制备新型纳米结构材料就显得尤为重要,而且开拓出新的材料对于纳米科学的发... 详细信息

纳米科技和纳米材料的快速增长标志着人类社会的进步,有助于人们生活质量的提高。除了利用常规方法合成纳米材料之外,探索和开发简单高效、廉价环保的新路线来制备新型纳米结构材料就显得尤为重要,而且开拓出新的材料对于纳米科学的发展来说会有非常重大的意义,同时也是今后纳米科技发展的核心。本文通过水热合成法制备出三维的氧化锌/氧化锡纳米花金属氧化物材料,以此来获得高性能气敏材料。我们利用不断的改变实验条件系统地合成出三维的由棒组成的花状,多孔的花状和蝴蝶状等具有特殊形貌结构的纳米材料。本论文的主要研究内容结果如下:1.我们主要采用操作简单和成本低廉的水热合成法来通过改变加入的表面活性剂来得到不同形貌的zno气敏材料,并用X射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射扫描电镜(TEM)等表征技术手段对所得的样品进行了结构和外貌的分析。所得结果表明,PVP、CTAB、PEG都可以作为合成zno气敏材料的表面活性剂,但在同等其他实验条件下加入不同表面活性剂时所获得的样品的形貌有很大的差异,在不加任何表面活性剂或者加入PVP、CTAB时所得到的样品呈现的是哑铃状的形貌,但当加入PEG时,所得到的样品是zno花状结构,因此,从以上讨论我们得到PEG在zno花状结构的形成过程中扮演了一个关键的角色。敏感性测试结果证明,花状结构可以显著提高半导体材料的气敏性能。2.通过简单的一步低温水热法合成由2D片状结构组装而成的3D花状结构SnO金属氧化物材料,通过合理调控热液时间可以有效地控制三维多级花状结构的外貌。结果发现,多孔的纳米花特殊形貌为待测气体分子提供了较大的接触表面和宽敞的内部空间,有利于气体的渗透和扩散从而加速气敏响应,使得多孔的纳米花更有作为乙醇传感器材料的潜能。3.在多孔纳米花的基础上进一步通过改变实验条件制备出蝴蝶状的二氧化锡气敏材料。结果表明,蝴蝶状的氧化锡纳米花传感器在最佳的操作温度300°C下对乙醇气体具有高的响应,短的响应修复时间和良好的选择性。这归因于多孔的结构提供了更多的气体活跃位点和扩散输送通道,从而增大了样品的比表面积。

关键词： zno纳米花 SnO2纳米花低温热液合成法气敏传感器多孔结构

高性能MXene基复合纳滤膜的制备及其性能调控研究

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高性能MXene基复合纳滤膜的制备及其性能调控研究

作者：李亚男宁夏大学

学位级别：硕士

纳滤(NF)技术可有效截留高价离子及分子量高于200 Da的有机小分子,被广泛应用于废水回收、海水脱盐、饮用水净化等领域,是缓解资源短缺、环境恶化和能源紧张等重大问题的关键共性技术之一。NF技术的核心是膜材料,二维材料(2D)MXene因具... 详细信息

纳滤(NF)技术可有效截留高价离子及分子量高于200 Da的有机小分子,被广泛应用于废水回收、海水脱盐、饮用水净化等领域,是缓解资源短缺、环境恶化和能源紧张等重大问题的关键共性技术之一。NF技术的核心是膜材料,二维材料(2D)MXene因具备类似石墨烯的层状结构,拥有丰富的表面官能团、优异的抗菌性能、吸附性能及较高的载流子迁移率等特点,近年来,被广泛应用于构筑高性能NF膜。由于MXene纳米片通常为荷电负性导致无序堆叠,而MXene基NF膜主要是通过纳米片间的2D通道进行分子筛分和选择性传质,因此本文通过调控MXene基NF膜的荷电性及构筑纳米传质通道来制备高分离性能的MXene基NF膜。首先,采用孔径为0.45 μm、直径为50 mm商品化聚醚砜(PES)微滤膜为基底,以不同负载量、纳米片片径为400-600 nm的Ti3C2Tx MXene溶液为铸膜液,通过真空抽滤法制得一系列不同负载量的Ti3C2Tx MXene膜。考察了不同负载量的纯Ti3C2Tx MXene膜的形貌及对罗丹明B(RhB)的分离性能。结果表明,Ti3C2TxMXene纳米片均匀的覆盖在PES基底表面,且随着负载量的增加,微米级缺陷的数量逐渐减小。基于“trade-off”效应,随着Ti3C2Tx MXene膜厚的增加,RhB的截留率不断提高,相应的通量却在下降,其中负载量为0.40 mg·cm-2的Ti3C2Tx MXene膜的截留率最高为99.61%,通量为20.07 L·m-2·h-1·bar-1。其次,在Ti3C2TxMXene的叠层结构中插入Ag纳米颗粒(AgNPs),并通过与超支化聚乙烯亚胺(HPEI)交联,制备了一种新型的高渗透性和稳定性的Ti3C2Tx MXene基NF膜。研究了纯 Ti3C2TxMXene、AgNP@Ti3C2TxMXene 和 HPEI-AgNP@Ti3C2TxMXene 三种 NF 膜的理化性能和NF性能。结果表明,HPEI-AgNP@Ti3C2TxMXene NF膜表现出极具竞争力的渗透通量(24.64-30.73 L·m-2·h-1·bar-1),相比相同负载量下的纯Ti3MXene膜的通量提高了约50%,且对刚果红(CR)、甲基橙(MO)、亚甲基蓝(MB)和RhB溶液的截留率接近100%。此外,HPEI-AgNP@Ti3C2Tx MXene膜对MgSO4、MgC12、Na2SO4和NaCl四种盐溶液的截留率分别为84.15%、77.01%、74.67%和 56.58%。基于 HPEI-AgNP@Ti3C2Tx MXene 膜独特的理化结构,阐明了该膜的NF分离机制。最后,探索了采用光催化与膜分离耦合的方式,在不影响分离性能的情况下缓解Ti3C2Tx MXene基NF膜的污染问题。利用zno纳米花对Ti3C2TxMXene膜进行改性,通过真空抽滤法制得了一系列不同zno负载量下的zno@Ti3C2Tx MXene光催化自清洁膜,并对该膜的NF性能和光催化性能进行系统表征。结果表明,当zno负载量为5 mg时,所制备的zno@Ti3C2Tx MXene膜表现出优异的渗透通量(138.81-157.19 L·m-2·h-1·bar-1),对CR、MO、MB和RhB溶液的截留率超过91%,且在270 min内,对MO、RhB、MB和CR的降解率分别为28.88%、83.08%、92.38%和89.31%,有力的证明该膜可实现光催化自清洁。此外,基于zno@Ti3C2Tx MXene膜所形成的肖特基势垒,探究并阐明了 zno@Ti3C2TxMXene光催化自清洁NF膜的光催化降解机理。

关键词： Ti3C2TxMXene HPEI Ag纳米颗粒 zno纳米花二维材料纳滤膜

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Sb掺杂zno纳米材料的制备和研究

Sb掺杂ZnO纳米材料的制备和研究

作者：冯宇辽宁师范大学

学位级别：硕士

近年来,半导体纳米结构因其在先进器件等方面存在广阔的应用前景,而成为国内外纳米领域人们关注的热点。zno是一种宽禁带直接带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,在室温下的禁带宽度为3.37eV,激子束缚能高达60meV。因此,zno纳米结构在制备纳米电子... 详细信息

近年来,半导体纳米结构因其在先进器件等方面存在广阔的应用前景,而成为国内外纳米领域人们关注的热点。zno是一种宽禁带直接带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,在室温下的禁带宽度为3.37eV,激子束缚能高达60meV。因此,zno纳米结构在制备纳米电子器件及纳米光电子器件方面都有着有很好的应用价值;此外,zno的纳米结构还可以应用到场发射、医疗、生物传感等领域中。要使纳米zno应用在纳米光电器件方面,首先要解决P型zno纳米材料的制备问题。目前如何获得P型zno纳米结构就成为了国内外研究的热点。本文针对目前P型zno纳米结构制备的困难问题,利用化学气相沉积设备开展了Sb掺杂大尺寸zno纳米棒和Sb掺杂zno纳米花的制备及特性的探索性研究工作。取得的结果如下: (1)利用化学气相沉积的生长技术,在没有采用任何金属催化剂的条件下,在Si(100)衬底上制备出Sb掺杂大尺寸zno纳米棒。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)可以看出制备的Sb掺杂大尺寸zno纳米棒呈六角纤锌矿结构,并且纳米棒的顶部和根部直径约为300nm和500nm,长度约为15μm,同时具有较好的结晶特性;此外,在能量色散谱(EDS)中还观测到了Sb元素的存在;低温PL光谱研究结果显示有与Sb掺杂相关的中性受主束缚激子发光峰(A0X)、自由电子到受主能级跃迁的发光峰(FA)、施主受主对(DAP)以及DAP的一级纵向光声子(LO)伴线(DAP-1LO),因此证实Sb元素作为受主掺杂已进入zno晶格。 (2)在没有采用任何金属催化剂的条件下,通过化学气相沉积法在Si(111)衬底上制备出Sb掺杂zno纳米花。测试结果表明,制备的Sb掺杂zno纳米花具有密度性高、结构性完整、生长方向和形状较为统一的特点,并且单支纳米花是由数十个不同取向的“纳米花瓣”自组装而成,每个“纳米花瓣”是由长度约250nm、直径约为70nm的纳米棒构成。通过能量色散谱(EDS)中证实了Sb元素掺入到zno中,在低温(11K)的光致发光谱中还观测到了与Sb掺杂相关的受主发光峰,因此可以证实Sb元素作为受主掺杂进入zno晶格。

关键词： Sb掺杂化学气相沉积 zno纳米棒 zno纳米花

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纳米/微米丝状传感器材料的制备与性能研究

纳米/微米丝状传感器材料的制备与性能研究

作者：罗彩勤兰州大学

学位级别：硕士

随着各种元器件向着智能化和微型化的方向发展,要求传感器的响应速度、测量精度、可靠性等性能不断提升。因此,新型传感器的研究开发成为目前国内外的研究热点之一。由于巨磁阻抗传感器具有响应速度快、温度稳定性能高等优点,因此受到... 详细信息

随着各种元器件向着智能化和微型化的方向发展,要求传感器的响应速度、测量精度、可靠性等性能不断提升。因此,新型传感器的研究开发成为目前国内外的研究热点之一。由于巨磁阻抗传感器具有响应速度快、温度稳定性能高等优点,因此受到越来越广泛的关注。本论文制备了一种可用于巨磁阻抗传感器的FeNi复合结构丝材料,通过应力拉伸及施加小电流的方法,提高了该材料的巨磁阻抗(GMI)变化率。此外,由于Zn0材料在气敏性、光敏性等传感性能方面的优越性,近年来越来越多的研究机构开始致力于Zn0材料的研究与制备。本论文利用金属Zn薄膜在空气中快速氧化可以产生Zn0纳米材料的现象,提出了一种高速度、低成本的电流加热方法并制备出了可用于气敏传感器的新型zno纳米米花材料。为了提高FeNi复合结构丝材料的GMI效应,我们在实验中对复合结构丝施加了轴向的机械拉力,测试结果表明,未施加机械拉力时,电镀时间为800s的样品,GMI变化率为18%。对复合结构丝轴向加拉力之后,巨磁阻抗变化率有了显著的提高。当复合结构丝轴向单位面积受力为150MPa时,GMI变化率达到了13000%,该结果相比未处理的复合结构丝提高了3个数量级,相比其他文献中的结果提高了一个量级。FeNi材料的磁致伸缩系数随着Fe和Ni的含量的不同而变化,按照文中的配比,ICP测试结果证明了Fe和Ni的含量比为Fe17Ni83,在这种比例下,磁致伸缩系数为负,施加拉力后,磁矩将沿着垂直轴向的方向(环向),使得环向磁导率(横向磁导率)增大,因此导致材料的GMI效应增强。其次,对复合结构丝轴向方向施加小电流,提高了FeNi复合结构丝的横向磁导率,从而增大了GMI变化率。测试结果表明当未施加电流时,GMI变化率为18%;而当施加了电流后,GMI变化率提高至900%。通过对zno纳米花材料的性能表征得出,zno纳米花整体直径为15μm,其由长径比很大的纳米线(直径为100nm,长度为10μm)组成。zno纳米花的尺寸大小可由施加的小电流密度来控制,测试结果表明电流密度越大,氧化锌纳米花的尺寸越大。此外,由于该材料是在反应速度极快的条件下制备,使得样品的生成了很多氧空位,从而导致其具有极好的发光性能。

关键词：传感材料 FeNi复合结构丝 zno纳米花 GMI变化率机械拉力

zno/CNTs修饰碳糊电极在生理活性物质检测方面的应用

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ZnO/CNTs修饰碳糊电极在生理活性物质检测方面的应用

作者：蔡雪颖长春理工大学

学位级别：硕士

电分析方法是近年来发展最为迅速的学科,拥有较高的灵敏度、良好的选择性和重现性以及快速检测等优势,广泛应用于电催化、生物传感器等领域。首先采用一个简单的过程(氨沉积诱导合成方法)合成zno纳米花,用扫描电镜、X-射线衍射仪表征... 详细信息

电分析方法是近年来发展最为迅速的学科,拥有较高的灵敏度、良好的选择性和重现性以及快速检测等优势,广泛应用于电催化、生物传感器等领域。首先采用一个简单的过程(氨沉积诱导合成方法)合成zno纳米花,用扫描电镜、X-射线衍射仪表征了其形貌及晶体结构。用zno纳米花和多壁碳纳米管以一定比例用直接混合法制备碳糊电极,这种新型修饰电极对抗坏血酸和多巴胺具有良好的电催化氧化活性。利用循环伏安(CV)法测定这两种物质的阳极峰电位差为261mV。由于具有较大的峰电位差,该修饰电极能够分别地和同时地测定抗坏血酸和多巴胺。利用示差脉冲伏安(DPV)法测得多巴胺和抗坏血酸的检测范围分别为5～40μM和20～180μM,检测限分别为2.8μ,M和15μM。利用zno/CNTs修饰的碳糊电极也能够同时测定次黄嘌呤、黄嘌呤和尿酸。在修饰电极上,这三种物质的氧化峰十分明显,并且电流响应显著增大。使用循环伏安法测得次黄嘌呤与黄嘌呤的峰电位差为330mV,黄嘌呤与尿酸的峰电位差为410mV。使用示差脉冲伏安法,测得的次黄嘌呤、黄嘌呤和尿酸检测范围分别为10～100μM、5～110μM和5～240μM,检测限分别为3μM、1μM和1μM。该电极具有一定的新颖性并且拓展了纳米zno的实际应用。

关键词： zno纳米花碳糊电极电催化检测限

超疏水zno-SiC陶瓷复合膜的制备及其在含油体系分离中的应用

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超疏水ZnO-SiC陶瓷复合膜的制备及其在含油体系分离中的应用

作者：魏晶晶宁夏大学

学位级别：硕士

随着经济的发展和工业的进步,能源化工、食品制药、机械制造等行业每年产生数百万吨含油混合液。含油混合液的排放造成了严重的资源浪费和环境破坏。以油为连续相,水或固体颗粒为分散相的含油体系分离一直是一个世界级的难题。由于良好... 详细信息

随着经济的发展和工业的进步,能源化工、食品制药、机械制造等行业每年产生数百万吨含油混合液。含油混合液的排放造成了严重的资源浪费和环境破坏。以油为连续相,水或固体颗粒为分散相的含油体系分离一直是一个世界级的难题。由于良好的化学稳定性,陶瓷膜被广泛应用于含油体系的分离中。近年来,超疏水-超亲油多孔界面材料在含油体系方面展现出了超常的性能,超疏水-超亲油陶瓷膜也被认为是解决含油体系分离难题最有效的手段之一。本文选用多孔SiC陶瓷膜为载体,在其表面构建zno纳米花结构,通过有机硅烷降低zno-SiC微纳复合结构表面能,形成超疏水-超亲油微纳复合表面,研究了所制备超疏水-超亲油SiC陶瓷复合膜在含油体系中的分离性能。首先,选择硫酸锌（ZnSO4）、醋酸锌（Zn（Ac）2）、硝酸锌（Zn（NO3）2）作为前驱体,采用化学浴沉积和正辛基三乙氧基硅烷接枝的方法对平均孔径为250 nm的多孔SiC陶瓷膜表面进行超疏水改性,制备得到一系列表面具有不同尺寸zno纳米花微纳结构的超疏水-超亲油zno-SiC陶瓷复合膜。在反应温度、反应时间和反应浓度相同的条件下,考察Zn2+前驱体种类对SiC膜表面几何形貌的影响,进而考察其对SiC陶瓷膜表面超疏水浸润性的影响。对比了超疏水改性前后SiC陶瓷膜的表面形貌及浸润性。结果表明:在反应浓度为75 mM,反应时间为3 h,反应温度为96℃,络合剂为单乙醇胺的条件下,用Zn（NO3）2和Zn（Ac）2为前驱体制备的zno纳米花瓣为针状,前者的尺寸略大于后者,而用ZnSO4为前驱体制备的zno纳米花花瓣形状则为正六面体纳米棒。制备的超疏水SiC-ZnSO4、SiC-Zn（Ac）2和SiC-Zn（NO3）2膜的水接触角分别为162.1 ±0.9°、170.3± 1.1°和172.8±0.5°,油接触角分别为 7.32°、7.08°和 5.36°。不同Zn2+前驱体可以对zno-SiC陶瓷复合膜的表面结构产生影响,最终影响其浸润特性。其次,对比了空白SiC膜、直接接枝的SiC膜和不同Zn2+前驱体制备的具有表面纳米花状微纳结构的超疏水-超亲油zno-SiC陶瓷复合膜分离油包水乳化液的性能,考察了不同Zn2+前驱体制备的超疏水陶瓷膜、乳化液水含量和操作时间对膜分离性能的影响。结果表明:与空白SiC膜、直接接枝的SiC膜相比,具有表面纳米花状微纳结构的超疏水zno-SiC复合膜在油包水乳化液中的油通量和截留率均有明显提高,具有中等尺寸zno纳米花状微纳结构的SiC-Zn（N03）2膜表现出最高的超疏水-超亲油性能。SiC-Zn（NO3）2膜在1 bar的跨膜压力下,对浓度为1000 ppm的正己烷包水乳化液进行分离,其截留率大于99%,初始油通量约为～1300 L·m-2·h-1,比空白SiC陶瓷膜高出1.3倍。对2000 ppm正己烷包水乳化液进行分离,SiC-Zn（NO3）2膜的稳态油通量为235.29 L·m-2·h-1,这也远远高于空白膜的通量（61.22 L·m-2·h-1）。相较于已报道的疏水陶瓷膜,本文所制备的超疏水-超亲油zno-SiC陶瓷复合膜对于油包水乳化液的分离性能十分优异。最后,选用平均孔径分别为0.62 μm、1.41 μm和1.53μm的SiC陶瓷膜作为载体,采用和第二章相同的超疏水改性方法,制备了一系列超疏水-超亲油SiC-Zn（NO3）2复合膜,考察不同孔径对陶瓷膜超疏水改性的影响。并将制备得到的超疏水-超亲油SiC-Zn（NO3）2陶瓷复合膜应用于油-水混合液、油-固混合液和油-水-固混合液的含油体系分离过程中,探究膜孔径和含油体系组成对膜分离性能的影响。结果表明:三种孔径的SiC膜载体经超疏水改性后,在分离油-水混合液时,相比于平均孔径为1.41 μm和1.53 μm的SiC膜,平均孔径为0.62μm的SiC膜经过超疏水改性后,分离性能提升更加明显。在0.5 bar跨膜压力下,分离油-固混合液时,改性后平均孔径为 0.62 μm、1.41 μm 和 1.53 μm的 SiC 膜的初始油通量为～50000、～66000 和～79000 L·m-2·h-1,与改性前的SiC膜相比分别提高了约1.67倍、1.69倍和1.15倍,并且可以将混合液中粒径为4.8μm的石墨完全截留。分离油-水-固混合液时,改性后平均孔径为0.62μm、1.41 μm和1.53 μm的SiC膜的初始油通量为～40000、～53000和～66000 L·m2·h-1,也远远高于改性前SiC膜的初始油通量。相同孔径的SiC陶膜的初始油通量从大到小的排序为:油-水混合液、油-固混合液、油-水-固混合液。

关键词：超疏水-超亲油陶瓷膜碳化硅 zno纳米花含油体系分离