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本论文围绕TiO2表面浸润性做了两部分工作:
第一部分,TiO2光致亲水性研究及其在印刷和自清洁材料方面的应用。以钛酸四丁酯为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了TiO2薄膜,研究了TiO2薄膜表面亲水性与紫外光照时间和光照强度的关系,并以甲基蓝为模型水性油墨,考察了它在TiO2薄膜表面的吸附性能;利用TiO2薄膜表面光致亲水性的可逆转变,在薄膜表面实现具有特定图文信息的亲水区和疏水区的分离,进行了图文信息向纸张的转印实验,探索它作为可擦除印刷材料的可能性.
第二部分,TiO2纳米结构制备与浸润性研究。
1.对传统的浸润性模型Cassie模型进行了分析,提出具有特定结构的TiO2表面可能会产生超亲水增强和超疏水现象,尝试用强碱化学处理法、模板法和溶液生长法来进行TiO2纳米结构的制备;
2.采用溶液生长法在100度以下的低温条件制备出花形TiO2纳米结构,纳米草莓形TiO2,棍状和棒状TiO2纳米结构,牡丹花形TiO2微纳米复合结构等多种不同形貌的金红石TiO2纳米结构和通常难以大量获得的板钛矿TiO2颗粒,通过改变浓度,反应时间、反应温度、前驱体浓度和基底,研究了制备条件对花形和草莓形TiO2纳米结构及生长过程的影响;用扫描电镜表征了表面形貌,通过XRD分析了晶型结构;
3.对溶液生长法制备出的TiO2纳米结构表面进行水接触角跟踪测量,有多种表面开始达到超亲水状态(水接触角为0度),其中牡丹花形微纳复合结构、棍状阵列和纳米草莓形三种结构可以在黑暗中长期保持超亲水状态,继续放置后逐渐转变为超疏水状态;提出了粗糙TiO2表面由超亲水向超疏水转变的机理;
4.利用紫外光照射上述超疏水TiO2表面在5分钟之内转变为超亲水表面,在黑暗中放置又可以变为超疏水表面,结果表明具有特殊纳米结构的TiO2表面可以通过外部条件实现表面超疏水和超亲水可控转变。