氟致超亲水原理及应用

　　油水分离过程是一个极其复杂的质量和动量传递的物理化学过程。研发特殊浸润性材料并应用于油水分离这一广受关注的全球性难题，是继膜分离技术之后，一个具有抗油污污染、防阻塞、易回收再利用等优势的前沿科技，对含油污水的处理具有重要意义。 《氟致超亲水原理及应用》是一本专门介绍氟致超亲水原理及其在油水分离中应用的专著。书中介绍了固体表面浸润性基本理论；系统介绍了TiO2纳米管及Ti纳米针阵列界面的制备机理及其表面的浸润性；着重描述了一种全新的适用于金属及类金属表面超亲水处理的方法；氟致超亲水法的起源、发现、机理及其稳定性；拓展了氟致超亲水泡沫钛、泡沫铜、核-壳Ni修饰铜网以及不对称效应在油水分离中的影响；为高性能超亲水油水分离材料的设计提供了参考。 《氟致超亲水原理及应用》可供在石油、化工、环境、食品、冶金、动力、交通、航空、核能等领域从事油水分离、固体表面浸润性研究和管理的人员参考，也可作为高等学校有关专业的选修课参考书。

　　吕树申，中山大学 化学工程与技术学院，副院长、教授，主要研究新能源材料与技术、低维材料的制备与量化计算、两相环路热控系统设计、封装与模拟分析等。主持完成了国家自然科学基金、重大基础研究前期研究专项、广东省科技计划重大专项等多项研究课题，2000年至今已公开发表100多篇论文，获授权发明专利8项，其中日本、美国、欧洲和澳大利亚专利各1项。现任中国工程热物理学会传热传质分会委员会委员、热管专业委员会委员，《Journal of Crystallization Process and Technology》国际杂志编委。

第1章固体表面浸润性1
1.1　固体表面浸润性基本理论　　2
1.1.1　表面浸润性　　2
1.1.2　表面拓扑结构对浸润性的影响　　4
1.2　特殊浸润性材料在油水分离中的应用　　9
1.2.1　超疏水材料在油水分离中的应用　　9
1.2.2　超亲水材料在油水分离中的应用　　13
1.3　现有超亲水处理方法　　19
1.3.1　外部刺激法　　19
1.3.2　激光/等离子体激发法　　21
1.3.3　表面修饰法　　21
参考文献　　24

第2章TiO2纳米管及Ti纳米针阵列界面及其浸润性29
2.1　TiO2 纳米管阵列界面的制备　　30
2.1.1　TiO2 结构　　30
2.1.2　TiO2 纳米管形成机理与制备　　30
2.1.3　致密型TiO2 纳米管阵列界面制备　　37
2.1.4　稀疏型TiO2 纳米管阵列界面制备　　52
2.1.5　TiO2 纳米沟槽岛阵列界面　　57
2.1.6　氧化物/金属界面离子迁移机制　　61
2.2　TiO2 纳米管阵列界面的浸润性　　62
2.2.1　TiO2 纳米管阵列界面疏水特性　　65
2.2.2　TiO2 纳米沟槽岛阵列界面疏水特性　　70
2.2.3　稀疏型TO2 纳米管阵列界面：滚动超疏水界面71
2.2.4　稀疏纳米管的UV 控制：由滚动超疏水转化至超亲水73
2.2.5　TiO2 纳米管阵列界面疏水化机理分析　　74
2.3　钛纳米针阵列界面特性　　79
2.3.1　钛纳米针阵列界面制备　　79
2.3.2　钛纳米针阵列界面疏水性能　　87
2.3.3　钛纳米针阵列界面吸光性能　　88
参考文献　　92

第3章氟致超亲水原理及其稳定性97
3.1　界面制备与理论分析　　98
3.1.1　TiO2 纳米管岛状阵列的制备　　98
3.1.2　材料的氟氧化处理　　99
3.1.3　相互作用力的计算　　99
3.2　氟致超亲水起源　　99
3.3　氟致超亲水性的发现　　100
3.4　氟致超亲水原理（FIS） 的提出　　103
3.5　相互作用力的计算　　104
3.6　FIS 在不同材料中的实际应用　　107
3.7　FIS 的稳定性　　110
3.7.1　贮存稳定性　　110
3.7.2　受热稳定性　　112
3.8　氟致超亲水原理的拓展　　114
参考文献　　114

第4章氟致超亲水泡沫钛在乳液分离中的应用119
4.1　表征方法　　120
4.1.1　油水分离性能表征　　121
4.1.2　防腐蚀性能表征　　121
4.2　氟致超亲水泡沫钛的制备　　121
4.3　形貌与成分分析　　122
4.4　表面粗糙度分析　　125
4.5　液滴试验　　126
4.6　油水分离性能与防腐蚀性能　　129
4.7　表面氟的作用　　133
参考文献　　135

第5章氟致超亲水泡沫铜在油水分离中的应用137
5.1　制备及表征方法　　138
5.1.1　超亲水泡沫铜制备　　138
5.1.2　液滴试验　　139
5.1.3　油水分离性能表征　　139
5.2　超亲水泡沫铜　　139
5.3　形貌、结构及成分分析　　140
5.4　形成机理分析　　144
5.5　浸润性分析　　146
5.6　油水分离应用　　149
5.6.1　油水分离性能　　149
5.6.2　重复使用性能　　149
5.6.3　抗腐蚀性能　　151
参考文献　　155

第6章超亲水核-壳Ni修饰铜网用于油水分离161
6.1　制备及表征方法　　163
6.1.1　超亲水铜网的制备　　163
6.1.2　液滴试验　　163
6.1.3　油水分离性能表征　　163
6.2　超亲水铜网　　164
6.3　形貌、成分以及结构分析　　165
6.4　形成机理分析　　168
6.5　液滴浸润试验　　169
6.6　油水分离应用　　170
6.6.1　沉积时间的影响　　170
6.6.2　沉积电压的影响　　172
6.6.3　抗腐蚀性能　　174
6.6.4　重复使用性能　　175
参考文献　　177

第7章不对称效应对材料油水分离性能的影响181
7.1　制备及表征方法　　182
7.1.1　对称铜网及不对称铜网的制备　　182
7.1.2　液滴试验　　184
7.1.3　油水分离性能表征　　184
7.2　形貌与成分分析　　184
7.3　表面浸润性分析　　186
7.4　油水分离实验　　188
7.4.1　背面浸润性对油水分离的影响　　191
7.4.2　不对称膜取向对油水分离的影响　　194
参考文献　　195