基于具有分立微纳结构含氟配位化合物的界面组装、结构调控及其超疏水性能研究

There are some challenges in current study of superhydrophobic surface: the preparation precedure is not simple enough; the cost is not cheap enough; the stability is not good enough; more applications of superhydrophobic materials should be developed; more materials with superhydrophobic surfaces should be prepared. These challenges limit the development of superhydrophobic materials in many fields. Thus, we propose to fabricate superhydrophobic surfaces by coordination compounds based on fluorine ligands with mcro-nano structure and low surface energy. The advantages of the superhydrophobic surfaces fabricated by coordination compounds are listed as follows: the superhydrophobic materials can be prepared in one step; the cost of the method fabricating superhydrophobic surfaces is not expensive; A wide variety of coordination compounds will expand the applications of superhydrophobic materials; Due to the adjustable structure of organic ligands, we can adjust the structure of superhydrophobic surfaces fabricated by coordination compounds based on fluorine ligands , or change the phasical and chemical properties of superhydrophobic materials to meet our requirements. Different types of surface based on coordination compounds, superhydrophobic/superoleophilic surfaces, will be successfully designed, fabricated, and employed in oil/water separation on the basis of their selective oil/water adhesion.

目前的超疏水研究中存在以下问题：制备工艺复杂；成本不够低廉；材料涂膜表面综合性能和长期稳定性不够好；应用领域不够宽；可用来构筑超疏水表面的材料种类较少，需要开发新的体系来构筑超疏水表面等。这些问题的存在大大制约了超疏水材料在各个领域的实际应用性，所以很有必要开发一个新的超疏水材料体系，以期解决目前面临的这些问题。根据构筑超疏水表面的基本原理，本课题提出合成具有分立微纳结构且低表面能的含氟配位化合物，一步构筑超疏水表面。含氟配位聚合物构筑超疏水材料具有以下优点：含氟配位化合物超疏水材料的制备可以一步完成，制备工艺简单；配位化合物是超疏水材料中一类新的体系，由于配合物种类繁多，这类新体系的开发将大大拓宽超疏水材料的应用领域；可以按照实际需要对含氟配位聚合物超疏水表面材料的微结构进行调控，或者按需要改变其表面物理化学性质。对于构筑的既超疏水又超亲油的表面，将进行其油水分离性能研究。

目前的超疏水研究中存在以下问题：制备工艺复杂；成本不够低廉；材料涂膜表面综合性 能和长期稳定性不够好；应用领域不够宽；可用来构筑超疏水表面的材料种类较少，需要开发 新的体系来构筑超疏水表面等。这些问题的存在大大制约了超疏水材料在各个领域的实际应用。由于配合物 种类繁多，这类新体系的开发将大大拓宽超疏水材料的应用领域；可以按照实际需要对配 位聚合物超疏水表面材料的微结构进行调控。对于构筑 的既超疏水又超亲油的表面，将进行其油水分离性能研究，对环境中大量的含油废水有着重要的科学意义。主要结果如下：（1）二羧酸配体2,3,5,6-四氟对苯二甲酸(H2tfbdc)作为配体，邻菲罗啉作为辅助配体，以Co(II)作为金属中心通过常规溶液法合成合成了 [Co(tfbdc)3(Phen)4]•3H2O(1)、[Co2(Htfbdc)2(tfbdc)(Phen)4]•(2)、[Co(Htfbdc)2 (Phen)2] (3)等配合物。用丝网印刷技术将配合物(1)、(2)、(3)印在滤纸或滤布上制成薄膜，以滤纸为基底的薄膜以及配合物(3)以滤布为基底的薄膜的油水分离效率高，油的分离率达到了84%以上，具有分离含油废水的应用前景。.（2）通过水热法制备了配合物[Ni(2,2′-bipy)3]Cl2激活的海泡石粘土复合材料。利用该复合材料制备的表面具有很好的超疏水性和超亲油性能，可以有效的对含油废水进行分离。.（3）通过快速绿色的回流法成功制备了对苯二甲酸为配体的化合物[Li2Sn2(BDC)3(H2O)2]n (LiSn; H2BDC = 1,4−对苯二甲酸)。利用不同基底构筑的LiSn薄膜具有超疏水和超亲油性， 可以有效的进行油水分离。.（4）以方酸为配体，通过简水热法成功制备了具有超疏水和超疏油性能的ZnC4O4。通过XRD，SEM，EDS，TEM，XPS等测试手段对凹球形ZnC4O4表征其化学组成和形貌。构筑的表面通过水静态接触角研究其润湿性，最大的水接触角可以达到160°，而油接触角只有0°。.（5）以苯三羧酸为配体通过水热法制备了金属有机骨架化合物Cu3(BTC)2 • 3H2O并研究了其润湿性能。构筑的表面展现了极好的超疏水和超疏油性能。而且该表面具有极好的抗腐蚀性和长期稳定性。该研究有助于金属有机骨架化合物在自清洁和吸油材料方面的应用。