開放性溫差法制備納米氣泡及影響因素的研究.pdf

1、學(xué)校代碼：10270分類號(hào)：O64學(xué)號(hào)：122200803碩士學(xué)位論文開放性溫差法制備納米氣泡及影響因素的研究學(xué)院：生命環(huán)境與科學(xué)學(xué)院專業(yè)：物理化學(xué)研究方向：界面化學(xué)研究生姓名：董亞明指導(dǎo)教師：胡秀濤完成日期：2015年3月上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要I摘摘摘摘要要要要現(xiàn)在，界面現(xiàn)象和人類的生活有著密切的關(guān)系，并且固液界面廣泛存在于化學(xué)系統(tǒng)，生物系統(tǒng)和膠體系統(tǒng)。因此，對(duì)于研究界面問題一直都是科學(xué)家研究的難點(diǎn)與熱點(diǎn)。水是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?/p>

2、的物質(zhì)，并且水和界面現(xiàn)象有關(guān)，所以對(duì)于界面水的研究非常引人關(guān)注。由于在固液界面上存在著一種比較強(qiáng)的吸引作用——疏水長程作用，經(jīng)過研究疏水長程作用的原因，研究人員們推測(cè)在固液界面上可能存在納米氣泡。但根據(jù)經(jīng)典熱力學(xué)理論，納米氣泡在室溫下是不能穩(wěn)定存在的。通過最近幾年對(duì)疏水表面的深入研究，許多現(xiàn)象都表明固液界面有納米氣泡的存在，納米氣泡的存在已經(jīng)通過中子衍射技術(shù)，原子力顯微鏡等方法得到了證實(shí)，尤其是利用原子力顯微鏡的方法對(duì)納米氣泡成像研究，

3、有效的得證實(shí)了納米氣泡的存在。到目前為止，原子力顯微鏡對(duì)固液界面納米氣泡成像是最有力的手段。AFM通常是在表面平整的基底上對(duì)納米氣泡成像，這些基底主要有高序熱解石墨（HOPG），云母，聚苯乙烯薄膜等。此外，對(duì)于納米氣泡的制備方法正在得到了廣泛的研究，如替換法，直接浸漬法，電化學(xué)法等。其中，替換法是近年來研究的最多的一種方法。醇水替換法是一種可高度可重復(fù)性，并且可以在不同的基底上生成大量納米氣泡的方法而被廣泛研究。但是，有一些可溶于有機(jī)物

4、的基底不能用有機(jī)溶劑，并且由于使用有機(jī)溶劑，很容易引入雜質(zhì)。因此，為克服這些缺點(diǎn)，需要找到一些新的納米氣泡的制備方法。溫差法和不同含氣量水的替換法為納米氣泡的制備提供了一種新的思路。通過對(duì)多種納米氣泡的制備方法的分析我們知道，當(dāng)有含氣量低的溶液替換含氣量高的溶液時(shí)，會(huì)有氣體析出，生成納米氣泡。最近的一些研究表明，納米氣泡的生成受溫度和含氣量的影響。因此，我們根根據(jù)氣體在不同溫度水中的溶解度不同，建立一種開放性的制備納米氣泡的新的方法。結(jié)

5、果表明，用含有一定溫差的水和基底表面接觸時(shí)，可以在疏水的HOPG表面生成納米氣泡。通過對(duì)不同掃描參數(shù)，不同的掃描模式以及針尖對(duì)氣泡的影響得出生成納米氣泡的可能條件，證實(shí)了納米氣泡的存在。為了更好地研究納米氣泡的性質(zhì)，我們還對(duì)含氣量和不同的基底溫度進(jìn)行了研究。水中氣體含量越高，越容易生成納米氣泡。當(dāng)基底溫度增加時(shí)，納米氣泡的數(shù)量增多，但在42℃時(shí)達(dá)到最大值，當(dāng)溫度繼續(xù)增加時(shí)，納米氣泡的數(shù)量隨溫度的增加而減少。在實(shí)驗(yàn)中我們還探究了污染物對(duì)納