电化学沉积制备金属基体油水分离膜及性能研究

本文以不锈钢网和铜网为基体,制备出了铜、锌涂覆的不锈钢网油水分离材料和铜、锌涂覆的铜网油水分离材料。研究了电沉积时间、电流大小、硫酸铜或硫酸锌添加量对所得产物物相和形貌的影响,并研究了其油水分离性能和机械耐久性。主要研究内容和成果如下:1.以硫酸铜溶液为电镀液,在不锈钢网基体上电沉积铜时,出现了八面体、截断八面体结构和小花等瞬态结构。随着电沉积时间的增加,瞬态结构逐渐消失,小晶粒长大为具有立方结构的大晶粒,其平均边长约为4.58μm。在铜网上电沉积铜时,随着电沉积时间的增加,晶粒从最初的小石头状长成具有立方结构的大晶粒。相同条件下铜网基体上的成核比不锈钢网基体上容易。2.以硫酸锌溶液为电镀液,在不锈钢网基体上电沉积锌时,随着电沉积时间的增加,所得样品形貌从最初的多边形围栏变成围栏包围石头状,其宽度在0.5μm-1μm之间。在铜网上电沉积锌时,随着电沉积时间的增加,围栏里面所包围的多边形晶粒也在不断的长大,电沉积时间为90s时其边长介于0.25μm-0.7μm之间,600s时边长介于1μm-2.1μm之间。相同条件下不锈钢网基体上的沉积速度比铜网基体上的快,但是铜网基体上所沉积的锌晶体形貌比不锈钢网基体上的规则。3.随着电沉积电流的增加,所得铜或锌的尺寸也在逐渐增加,但电流过大时晶粒的尺寸会略微的降低或增加幅度很小。4.对两种基体上电沉积所得膜的润湿性、粘附性、油水分离率和机械耐久性进行了测试。实验结果表明不锈钢网上镀铜、铜网上镀铜、不锈钢网上镀锌和铜网上镀锌4个体系电沉积所得网膜均具有超疏水亲油性能,并有着极低的水粘附性、高的油水分离率和良好的机械耐久性。4个体系所得水接触角分别为160°、150.7°、161.07°和163.86°,对不同种类的油水混合物进行了重复分离,测试7次,其油水分离率分别在95%、91%、95%和94.5%以上。同时对上述4种接触角网膜进行了机械耐久性测试,实验结果表明水的接触角平均降低了约5°,且不锈钢网上镀铜、不锈钢网上镀锌和铜网上镀锌三个体系经过测试以后其接触角均大于150°,具有超疏水性能。