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摘 要

膜分离技术是一种新型的选择性分离技术，有着高效、节能等优点。因此，分离膜的改性，尤其是对于分离膜亲疏水性的改性工作，成了众多专家学者研究的热门课题。

在本课题组之前的工作中，通过分子模拟计算发现：疏水性膜的通量高于亲水性膜的通量，这是由于疏水性膜表面摩擦阻力小，但是疏水性膜会阻碍孔道润湿，这对其通量是不利的。相反地，亲水性膜虽然表面阻力大，但是其可以帮助孔道润湿，这对膜的通量却是有利的该工作通过提出阈值压力的概念，从模拟层面很好的解释了不同亲疏水通道对水通量的影响规律。

因此，本课题旨在通过原子层沉积技术，改变阳极氧化铝薄膜的亲疏水性，并测量其通量和水接触角，从实验层面探究不同亲疏水通道对水通量的影响规律。

关键词：原子层沉积 阳极氧化铝膜 表面改性

Influences of different hydrophilic and hydrophobic channels on water flux

ABSTRACT

Membrane separation technology, as a new selective separation technology, has the advantages of high efficiency and energy saving. Therefore, the modification of separation membranes, especially the modification of hydrophobicity and hydrophobicity of separation membranes, has become a hot topic for many experts and scholars.

In our previous work, MD simulation shows that the flux of hydrophobic membranes is higher than that of hydrophilic membranes, which is due to the small friction resistance on the surface of hydrophobic membranes, but hydrophobic membranes will hinder the wetting of channels, which is unfavorable to the flux of hydrophobic membranes. On the contrary, hydrophilic membranes have high surface resistance, but they can help to wet the channels, which is beneficial to the flux of the membranes. By putting forward the concept of threshold pressure, our team explained the influence of different hydrophobic channels on water flux from the simulation level.

Therefore, the purpose of this project is to change the hydrophobicity of anodic alumina film by atomic layer deposition technology, and to measure its flux and water contact angle, to explore the influence of different hydrophobic channels on water flux from the experimental level.

KEYWORDS: Atomic layer deposition; Anodic aluminum oxide membrane; Surface modification

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1膜分离技术 1

1.2膜表面改性技术 1

1.3原子层沉积技术 1

1.3.1 原子层沉积技术的基本原理 1

1.3.2 原子层沉积技术的自限制性 3

1.3.3 原子层沉积技术的优势 3

1.4原子层沉积技术的影响因素 3

1.4.1 循环次数对原子层沉积的影响 4

1.4.2 脉冲时间和吹扫时间对原子层沉积的影响 4

1.4.3 反应温度对原子层沉积的影响 5

1.5原子层沉积技术的应用 6

1.5.1 原子层沉积技术在电池领域的应用 6

1.5.2 原子层沉积技术在光催化剂领域的应用 7

1.5.3 原子层沉积技术在半导体领域的应用 7

1.6本课题的研究目的和研究内容 7

1.6.1 研究目的 7

1.6.2 研究内容 8

第二章 实验过程 9

2.1实验材料和仪器设备 9

2.1.1实验试剂 9

2.1.2实验仪器 9

2.1.3 ALD实验仪器 9

2.2阳极氧化铝薄膜上的氧化锌沉积 11

2.3阳极氧化铝薄膜最佳沉积条件的研究 11

2.3.1 最初条件下的沉积 11

2.3.2 改良暴露和清扫时间后的沉积 11

2.3.3 改良反应温度后的沉积 12

2.3.4 循环次数的确定 12

2.4样品SEM表征 12

2.5阳极氧化铝薄膜溶液通量测试 12

2.6阳极氧化铝薄膜水接触角测试 13

第三章 结果讨论与分析 14

3.1氧化锌的沉积速率 14

3.2阳极氧化铝薄膜最佳沉积条件的选择 14

3.2.1最初条件下的沉积 14

3.2.2 改良暴露和清扫时间后的沉积 16

3.2.3改良反应温度后的沉积 17

3.2.4 沉积循环次数的确定 19

3.2.5 总结 20

3.3沉积前后AAO膜乙醇溶液通量与水接触角的关系 20

3.3.1沉积前后AAO膜乙醇溶液通量的变化 20

3.3.2 改性前膜通量与接触角随乙醇浓度变化关系 21

3.3.3 改性后膜通量与接触角随乙醇浓度变化关系 22

3.3.4 总结 22

第四章 结论与展望 23

4.1结论 23

4.2展望 23

参考文献 24

致 谢 27

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