Page 33 - 《精细化工》2021年第6期

第 6 期 苏 莹，等: 室温下 ZnO 超疏水表面的制备及其油水分离性能 ·1095·

从图 3 可以看出，样品的衍射峰尖锐，表明样 水喷射到制备的超疏水不锈钢网表面被反弹，没有
品具有良好的结晶度。图中，2θ 为 31.7°、34.3°、 任何残留物，表明该表面出色的防水性。如图 5e 所
36.2°、47.5°、56.5°、62.8°、67.8°和 69.0°均对应于 示，10 μL 水滴滴在铺有铅粉的超疏水不锈钢网表
六方纤锌矿结构 ZnO（JCPDS No.80-0074），说明合 面会立即滚落，在网面上留下一条清晰路径，表明
成的产物为 ZnO。图中 2θ 为 19.6°、20.3°、22.8°和 该网面具有良好的自清洁能力。
[26]
23.9°均归属于硬脂酸（JCPDS No.00-009-0618） ，
说明通过简便的室温下浸泡的方法使硬脂酸成功修
饰在 ZnO 微纳米结构表面。
2.3 FTIR 分析
硬脂酸、ZnO/硬脂酸与纯 ZnO 的 FTIR 谱图如
图 4 所示。由硬脂酸的谱图看出，2920 和 2850 cm –1
处分别为 C—H 键的反对称与对称伸缩振动吸收峰，
1702 cm –1 处为 C==O 键的伸缩振动吸收峰，在纯
ZnO 谱图中未出现上述吸收峰；经修饰后，ZnO/硬 图 5 原始不锈钢网上的水滴和油滴（a），ZnO 超疏水不
–1
脂酸谱图中，3420、1610、1365 cm 处出现归属于 锈钢网上的水滴和油滴（b）及水接触角（c）、喷
ZnO 表面羟基的伸缩和弯曲振动吸收峰，在 1702 cm –1 射实验（d）、自清洁实验（e）
Fig. 5 Water droplet and oil droplet on the original
–1
处的 C==O 键吸收峰消失，而在 1520 cm 处出现了 stainless steel mesh (a), water droplet and oil
–
由配位的羧基—COO 引起的新吸收峰，说明 Zn 2+ droplet (b), water contact angle(c), jet experiment
(d), and self-cleaning experiment (e) on ZnO
–
与硬脂酸中的 CH 3 (CH 2 ) 16 COO 以配位方式相结合， superhydrophobic stainless steel mesh
起到吸附作用，硬脂酸成功修饰了 ZnO [27-28] 。
2.5 油水分离性能分析
ZnO 超疏水不锈钢网油水分离实验步骤如图 6
所示。

图 4 硬脂酸、ZnO/硬脂酸和 ZnO 的 FTIR 谱图
Fig. 4 FTIR spectra of stearic acid, ZnO/stearic acid and
ZnO

2.4 表面润湿性分析
疏水性是评价油水分离材料性能优劣的关键因
素，通过测量水的接触角来评估 ZnO 超疏水不锈钢
网的润湿性 [29-30] 。图 5 为 ZnO 超疏水不锈钢网的疏
水性能。
如图 5a 所示，当水滴和油滴落在原始不锈钢网

表面时，水滴呈半圆形，油滴完全铺展开，测量水 图 6 ZnO 超疏水不锈钢网油水分离性能
的接触角为 87°，网面表现出亲水性和超亲油性。 Fig. 6 Oil-water separation performance on ZnO
superhydrophobic stainless steel mesh
如图 5b 所示，当水滴和油滴落在制备的超疏水网上
时，水滴在网面上保持高度球形，油滴迅速散布在 将 6 mL 正己烷和 6 mL 水的混合物用滴管滴在
网面上；测量水的接触角高达 161°（图 5c），这表 制备的不锈钢网上（图 6a）；被染为蓝色的水被网
明所制备的不锈钢网具有超疏水和超亲油特性，水 面排斥停留在不锈钢网上，而被染为红色的正己烷
被网面排斥，而油会迅速渗透过网面。如图 5d 所示， 铺展在不锈钢网面上，在重力作用下红色正己烷迅