【摘 要】
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基于多巴胺/多酚液相沉积技术的通用涂层在表界面科学领域引起了人们的广泛关注,由此发展出的金属-酚类网络涂层解决了多巴胺/多酚体系沉积时间长、涂层均匀性和稳定性较差、亲水性和荷电性不足等问题。然而,研究者普遍认为邻苯二酚结构对形成金属-酚类网络涂层是必不可少的,这大大限制了酚类配体的选择范围。为了拓展酚类配体的选择范围,并研究其涂层的应用,本文发展了以胡桃醌这一单酚天然产物为配体的胡桃醌-三价铁通用
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基于多巴胺/多酚液相沉积技术的通用涂层在表界面科学领域引起了人们的广泛关注,由此发展出的金属-酚类网络涂层解决了多巴胺/多酚体系沉积时间长、涂层均匀性和稳定性较差、亲水性和荷电性不足等问题。然而,研究者普遍认为邻苯二酚结构对形成金属-酚类网络涂层是必不可少的,这大大限制了酚类配体的选择范围。为了拓展酚类配体的选择范围,并研究其涂层的应用,本文发展了以胡桃醌这一单酚天然产物为配体的胡桃醌-三价铁通用涂层,将其用于膜表面改性,并实现了多功能应用。具体研究内容如下。发展了基于胡桃醌-三价铁体系的涂层技术,发现胡桃醌-三价铁涂层对各种材质的基底具有普适性,沉积后材料表面静态水接触角均稳定在25～30°之间。将胡桃醌-三价铁涂层用于聚丙烯微滤膜的表面改性,探索了实验条件对膜表面亲水性的影响规律,并表征了膜表面形貌及化学组成。所制备的改性聚丙烯膜在pH=3～11范围内较为稳定,并且表现出良好的耐有机溶剂性。通过对胡桃醌-三价铁溶液,以及胡桃醌-三价铁在硅片表面沉积行为的研究,提出涂层形成的机理是胡桃醌-三价铁配位和三价铁水解两者相互竞争和协同作用的结果。胡桃醌-三价铁涂层赋予聚丙烯膜表面高度亲水性及水下超疏油性,可用于水包油乳液的分离。在自身重力驱动下,改性聚丙烯膜对各种轻油和重油乳液的通量均在100 L·m-2·h-1以上,分离效率均在99.5%以上。另外,改性聚丙烯膜表现出良好的循环使用性能和表面化学结构稳定性。鉴于改性聚丙烯膜表面强烈的荷正电性,将其用于荷负电染料的选择性脱除,脱除效率超过99.5%,且具有良好的循环稳定性。因此,改性聚丙烯膜能够实现荷正电与荷负电染料混合物的分离,其对亚甲基蓝/酸性橙7混合染料的分离效率达99%。
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