超亲水、超疏水表面的研究进展.pdf

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1、第39卷第5期当代化工Vo1．39．No．52010年1O月ContemporaryChemicalInduslryOctober，2010超亲水、超疏水表面的研究进展水王志磊(兖矿国宏化工有限责任公司，山东济宁273512)摘要：概述了近年来超亲水、超疏水表面的发展历史，验证了近几年来该方向的研究成果。从超亲水表面制备、超疏水表面制备以及超亲水一超疏水可逆转换表面3个方面做了较为详尽的总结。要使这些特殊表面能够获得广泛的工业应用，还需要解决一些重要的技术问题。关键词：超亲水；超疏水；超疏水一超亲

2、水可逆转换中图分类号：TQ423文献标识码：A文章编号：1671—0460(2010)05—0590—04固体表面的润湿性对基础研究和实际应用都中酸性的变化是值得注意的，因为羟基化半导体表非常重要，近年来，超亲水、超疏水表面作为一种非面与酸性有较大的关系。事实上，复合氧化物比单常特殊的现象受到了人们的广泛关注【1]。个组成氧化物表现出更高的酸性，当二组分氧化物超亲水性表面是指与水的接触角<5。的表面，复合在一起时，由于金属离子的配位及电负性等的其性能优异、应用广泛，可以自清洁、防雾、提高表不同，形

3、成了新的酸位。在二元系统的氧化物中，面热交换效率等。一般来说，表面的粗糙化可以使SiO2与TiO2复合形成Lewis酸{31，表面酸性的提高亲水表面更加亲水，甚至达到超亲水。不仅可以在表面形成更好的吸附位，而且可在表面超疏水表面一般是指与水的接触角>150。的形成较强的羟基团，使亲水效果明显增强。表面稳表面，它在工农业生产和人们的Et常生活中都有着定的化学及物理吸附水层还可稳定TiO表面的极其广阔的应用前景，用于玻璃、陶瓷、混凝土、木Ti3+～OH结构，使TiO表面在无光照情况下也能材等建筑材料上

4、，可以使材料具有自清洁或易于清维持长时间的亲水特性。洗的效果；用于服装等纺织品上，可以起到防水防污此外，TiO一SiO：二元系统中，不同配位态间的和自清洁的效果；用于高降雪地区的卫星天线或户钛、硅原子的相互作用和相互替代，还可稳定Ti—O外标牌上，可以防止因积雪导致的信号中断或外观结构，抑制晶粒的长大，晶粒的细化使其具有更大模糊。固体表面的润湿I生同时由其化学组成和几何的量子尺寸效应，也利于提高超亲水性能。但SiO：结构共同控制，低的表面自由能和合适的表面微细的含量过高时，表面被较多的SiO所占据

5、，TiO有结构是固体表面产生超疏水性的两个前提条件[21。效表面减少，不易受光激发产生电子～空穴对，故针对以上介绍，本文就现阶段超亲水、超疏水其超亲水性及光催化活性下降，自清洁效应减弱。表面的研究现状做了较为详细的总结。所以将两者复合时，其量的配比有所要求。尹衍升等[4]采用溶胶凝胶法在载玻片表面制备l超亲水表面制备了均匀透明的TiOJSiO超亲水性薄膜。其超亲水性现阶段，在制备超亲水表面时，应用TiO：进行状态在暗处可保持很长时间，SiO添加量为40％研究制备实例比较多，人们发现，Tio2薄膜有

6、优异(摩尔分数，下同)时的薄膜亲水性最好。余家国等翻的光致超亲水性能，但在黑暗中放置，超亲水性能以TEOS和TEOT为原料，通过溶胶凝胶工艺在玻将消失，影响了其实际应用，将TiO、SiO以一定的璃表面制备了均匀透明的TiO2／SiO复合纳米薄膜，形式复合后，其亲水性能将有不同程度的增强，由其亲水能力较纯TiO大大增强，当SiO：含量为此制备出了可见光下具有超亲水性质的薄膜。实验10％20％时，获得了润湿角为0。的超亲水性薄证明，将SiO引入TiO：中后，TiO和Si0既独立膜。冯文辉等同制备了Ti

7、O：溶胶和SiO：溶胶，将成相，也生成复合氧化物，产生一些特殊的性质，其SiO：溶胶与TiO溶胶混合后制膜，实验证明添加收稿日期：2010—05．06作者简介：王志磊(1981一)，男，山东济宁人，助理工程师，2005年毕业于烟台大学高分子材料与工程专业，目前从事可纺煤沥青方面的研究。E—mail：alai1999@163．tom。王志磊：超亲水、超疏水表面的研究进展591SiO：有利于提高水在TiO表面的动态铺展速度，最佳SiO添加量为15％。宁青菊等[71用溶胶一凝胶法在陶瓷釉面砖表面制备了T

8、iO一siO系亲水性薄、。一膜，结果表明：薄膜中TiO晶粒尺寸随着SiO含量的增加而减小；TiO和SiO分别单独成相，并有蘧Ti—O—si键形成，存在部分复合氧化物。除了TiO和SiO含量的影响外，其复合形式也对其超亲水性能有较大影响。S．Permpoon等[8]用溶胶凝胶法分别制备了SiO：溶胶和两种Ti0：溶时间侗胶，并在硅片上依次制备了单层薄膜及双层薄膜，图2CS条件下不同膜水接触角随时间的变化关系其中，SiO由TEOS在无水乙醇、去离子水、盐酸中Fig．2CSconditi