氧化物颗粒表面羟基特性调控及其在包覆、吸附中的作用

在含水环境中，氧化物颗粒表面的金属原子可吸附水中OH-，而表面的氧原子可吸附水中H+，以平衡颗粒表面的悬键电荷，从而形成功能型羟基。表面羟基可与介质中溶质、溶剂分子或离子发生反应，其反应活性由羟基特性所决定。通过改变外部溶液的环境改变羟基的配位状态，外部能量导入激活颗粒表面并改变颗粒表面的形态和结构，以及过程耦合，对表面羟基特性进行调控，揭示不同颗粒表面羟基密度、酸碱性及其得失质子能力差异的本质。同时，对具有不同羟基特性的颗粒表面进行相应的包覆改性及吸附过程研究。研究包覆改性及吸附过程前后表面羟基的作用、特性及状态的变化，揭示羟基在上述表面过程中的作用机制。通过颗粒表面羟基特性调控，实现液相颗粒表面包覆过程、膜层结构与形貌及吸附过程的控制，指导和促进新功能材料的研究开发。

颗粒表面羟基在表面吸附、包覆、负载以及修饰过程中具有重要的意义。通过酸碱处理氧化铝颗粒，调整氧化铝颗粒表面的形貌结构与基团结构，解析羟基在液相吸附过程中的作用，结果表明，酸处理后氧化铝氟离子吸附容量增加。通过碱处理、外场能引入（微波等）等过程调整四氧化三铁表面羟基，解析羟基在液相包覆过程中的作用，结果表明碱处理可以脱除Fe3O4颗粒表面的羟基，微波水化处理过程可以有效地增加Fe3O4颗粒表面的羟基含量及其活性，同时，SEM结果显示羟基有利于颗粒进行连续均匀的膜状包覆。通过利用表面羟基在ZnO颗粒表面引入氨基，进而进行生物酶的修饰，应用于环境领域，结果表明酶的固载与表面基团和颗粒性貌都有关系。通过阴阳离子表面活性剂，改变颜料颗粒所在的溶液环境，对颗粒表面进行预处理，调节颗粒表面的电荷特性，通过Zeta电位测定不同条件下颗粒表面特性，实现了有机颜料颗粒表面的无机氧化物处理。通过上述研究，探索了颗粒表面表面羟基调控地方法，揭示了颗粒表面基团在表面过程如吸附、包膜及负载过程中的作用，为颗粒表面及实际应用过程奠定了基础。