金属表面微纳结构的电化学制备与仿生超疏水性能的研究.pdf

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1、分类号学校代码!Q5垒2密级学号—200812—020045金属表面微纳结构的电化学制备与仿生超疏水性能的研究Studyontheelectrochemicalpreparationofmicro．nanostructuresonmetalsurfacesand·I●l-■l■J●thelrDionicsuperhydr01)IlObiCDr0DerneS研究生姓名指导教师姓名、职称学科专业研究方向李超李则林教授物理化学纳米电化学湖南师范大学学位评定委员会办公室二零一一年中文摘要与水的接触角大于150。的超疏水界面材料的制备与应用受到了人们的

2、广泛关注。超疏水金属材料在防水、防腐蚀、流动减阻、自清洁、抗氧化、无损液体传输等方面极具应用价值，已成为金属表面工程领域一个重要课题。一般制备超疏水表面的方法有两类：一类是在固体表面修饰低表面能物质，另一类是在疏水表面构建微纳米结构。本文采用几种简便的电化学方法，成功地在锡、铜、锌、铋等金属基体上获得了新颖微纳结构的氧化物和硫化物薄膜超疏水表面。主要内容有：(1)依据锡在氢氧化钠溶液中电溶解结晶现象，在锡的电化学活性溶解区域恒电势氧化结晶，构建了氧化锡“绒球"微纳结构薄膜表面，呈现出超疏水性，水滴的接触角大于1500。(2)采用氢气泡动态模板

3、分别在紫铜片和黄铜网表面电沉积制备了三维多孔铅膜，经热处理后转变成多孔氧化铅膜，表现出超疏水性和亲油性，与水的接触角大于1500，与煤油的接触角小于50。(3)采用方波电势氧化-还原法在氢氧化钠溶液中处理锌电极，一步制备了具有超疏水性的花瓣片和锥体状氧化锌多孔薄膜表面，该表面无需化学修饰，与水的接触角超过1500。(4)铋电极阳极氧化制备出刺猬球状氧化铋薄膜，化学转化成纤l维束状硫化铋薄膜。二者具有超疏水性，后者有较强的光电流响应。关键词：电化学法、微纳结构、超疏水、氧化物、硫化物、光电流。ⅡABSTRACTWettabilityisanim

4、portantpropertyofsolidsurfaceswhichisgovernedbythesurfacechemicalcompositionandgeometricalstructures．Superhophobicsurface，withwatercontactanglelargerthan1500，hasattractedandmoreinterestbecauseitisofgreatsignificanceinbothfundamentalresearchandindustrialapplications．Conventi

5、onally,therearetwomethodstoproducethesuperhydrophobicsurfaces．Oneistomodifythesurfacewithlowenergystuff,andtheotheristoproducemicroandnano．structuresonthesurface．Inthispaper，wereportsomesimpleandconvenientelectrochemicaltechniquesonfabricatingsuperhydrophobicsurfaces．Usingt

6、hesetechniques，wehavesucceededinthepreparationofsuperhydrophobicsurfaceonmetallicsubstratesoftin，copper,zinc，andbismuth．(1)BasedontheelectrodissolutionofSnandcrystallizationofSnOinthesolutionofNaOH，weconstructedmicro-nanostructuredSnO“pompon"filmsontheSnsurfaceundercontrolo

7、fconstantpotentials．Theresurfacespresentedsuperhydrophobilitywithacontactanglemorethan1500forthewaterdrop．(2)Usingcathodichydrogenbubblesastemplates，threedimensionalporousleadfilmswererespectivelyelectrodepositedonthesubstratesofcopperwafersandcoppergrids，whichwerethenoxidi

8、zedtoporousfilmsIIIofleadoxidesbyheatingthedepositsintheair．Theporousfilmsshowedsu