超疏水表面在防水、自清洁、抑菌、选择性吸附和减阻等方面具有广阔的应用前景和商业价值。超疏水表面需要两个基本条件,即低表面能和微纳米尺度的粗糙结构。制备微纳米尺度的粗糙结构是表面积增大和总表面能升高的过程,与构建低表面能的意图相悖。通常认为这两个过程无法一步实现。目前已报道的超疏水表面制备技术均采用分步的方法制备微纳米粗糙结构和降低表面能,因此工艺较复杂,不便于大规模工业应用。针对这一问题,本研究以正辛基三乙氧基硅烷和钛酸四丁酯为活性成分,对常用的多孔建筑材料、滤纸和纳米二氧化钛颗粒进行改性,在常温常压下一步原位形成(超)疏水表面。具体研究内容和结果如下:对花岗岩、木材、混凝土三种多孔建筑材料进行表面疏水改性,测试了接触角和吸水率变化。经改性后,花岗石、木材、混凝土的吸水率分别降低了87.53%、27.17%、91.47%。接触角分别达到140.5°、132.7°、141.3°。对滤纸进行了表面疏水改性,测试改性后滤纸的浸润性、油水分离效率、耐久性及耐酸碱性等性能。结果表明,经疏水改性后的滤纸接触角为153.6°,达到超疏水要求;超疏水滤纸对酸/碱性介质的接触角在145°以上,具有较好的耐腐蚀性;对于不同的油水混合物,超疏水滤纸的油水分离效率均在88%以上,并且展现出良好的重复使用性。采用浸渍法,对纳米二氧化钛进行疏水改性,测试了改性纳米二氧化钛光降解亚甲基蓝的性能。结果表明,疏水改性方法不影响纳米二氧化钛的形貌、晶型和光谱特性:疏水改性后的二氧化钛光降解亚甲基蓝效率提高30.0%,反应的动力学常数提高109.0%。钛酸四丁酯与正辛基三乙氧基硅烷可以在空气中共水解。其中,钛酸四丁醋在基材表面原位水解生成无定形的纳米二氧化钛颗粒,增加了基材表面的粗糙度;在二氧化钛的催化下,正辛基三乙氧基硅烷在常温常压下快速水解生成活性羟基,这些羟基进一步与基材表面的羟基或彼此之间缩合,形成网络结构,大大降低了基材的表面能。因此,钛酸四丁酯与正辛基三乙氧基硅烷的耦合作用是在基材表面形成超疏水层的关键因素。