開放性溫差法制備納米氣泡及影響因素的研究.pdf

1、學校代碼：10270分類號：O64學號：122200803碩士學位論文開放性溫差法制備納米氣泡及影響因素的研究學院：生命環(huán)境與科學學院專業(yè)：物理化學研究方向：界面化學研究生姓名：董亞明指導教師：胡秀濤完成日期：2015年3月上海師范大學碩士學位論文摘要I摘摘摘摘要要要要現在，界面現象和人類的生活有著密切的關系，并且固液界面廣泛存在于化學系統，生物系統和膠體系統。因此，對于研究界面問題一直都是科學家研究的難點與熱點。水是人們日常生活中常見

2、的物質，并且水和界面現象有關，所以對于界面水的研究非常引人關注。由于在固液界面上存在著一種比較強的吸引作用——疏水長程作用，經過研究疏水長程作用的原因，研究人員們推測在固液界面上可能存在納米氣泡。但根據經典熱力學理論，納米氣泡在室溫下是不能穩(wěn)定存在的。通過最近幾年對疏水表面的深入研究，許多現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通過中子衍射技術，原子力顯微鏡等方法得到了證實，尤其是利用原子力顯微鏡的方法對納米氣泡成像研究，

3、有效的得證實了納米氣泡的存在。到目前為止，原子力顯微鏡對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，有一些可溶于有機物

4、的基底不能用有機溶劑，并且由于使用有機溶劑，很容易引入雜質。因此，為克服這些缺點，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。通過對多種納米氣泡的制備方法的分析我們知道，當有含氣量低的溶液替換含氣量高的溶液時，會有氣體析出，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

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