静电纺丝法制备疏水性ZnO微纳米纤维膜的开题报告.docx

静电纺丝法制备疏水性ZnO微纳米纤维膜的开题报告
一、研究背景和意义
ZnO微纳米纤维膜是一种具有广泛应用前景的新型材料，具有独特的光学、电学、力学和生物学性质，因此在光电子、催化、传感、生物医药和环境治理等领域受到越来越广泛的关注。然而，ZnO微纳米纤维的疏水性和耐久性是限制其应用的重要因素。因此，研究制备高品质的疏水性ZnO微纳米纤维薄膜对于拓展其应用具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容和方法
本研究将采用静电纺丝法制备疏水性ZnO微纳米纤维膜。静电纺丝法是一种简单、快速且成本低的方法，可以制备大面积、高质量的微纳米纤维薄膜。具体实验流程如下：首先，制备ZnO纳米颗粒，然后将其分散于有机溶剂中，并加入适量的疏水性表面活性剂，制备出ZnO纳米颗粒的分散液。接着，将分散液注入静电纺丝仪中，控制纺丝温度和电场强度，制备出具有不同颗粒大小和纤维直径的ZnO微纳米纤维膜。最后，利用氟化硅和有机硅等疏水性化学剂对膜进行表面修饰，制备出具有优良的疏水性和稳定性的ZnO微纳米纤维薄膜。
三、研究预期结果和意义
本研究预计可以制备出高品质的疏水性ZnO微纳米纤维薄膜，具有以下预期结果：1.优良的疏水性能：由于疏水性表面活性剂的加入和化学修饰，膜表面将形成类似荷叶的微纳米结构，具有优良的自清洁性和抗沾污性。2.稳定的物理和化学性质：由于静电纺丝法的优点，制备出的薄膜具有较高的纤维密度和较小的直径分布，且分散性良好，具有稳定的物理和化学性质。3.应用前景广阔：疏水性ZnO微纳米纤维薄膜可以应用于太阳能电池、催化剂、传感器、生物医药和环境治理等领域，具有广阔的应用前景。
四、研究方法和流程
本研究的具体步骤和流程如下：
1.制备ZnO纳米颗粒。
2.将纳米颗粒分散于有机溶剂中。
3.加入适量的疏水性表面活性剂。
4.控制静电纺丝仪的纺丝温度和电场强度，制备出ZnO微纳米纤维膜。
5.利用氟化硅和有机硅等化学剂对膜进行表面修饰，制备出具有优良的疏水性和稳定性的ZnO微纳米纤维薄膜。
6.对制备出的膜进行表征分析，如SEM、XRD、TEM、FTIR、水接触角等。
7.评价膜的疏水性能和稳定性。
8.探究薄膜在应用领域的应用前景。
五、进度安排
1.前期准备：了解静电纺丝法制备微纳米纤维膜的基本原理和实验流程，采购实验所需材料和仪器设备。时间：1周。
2.制备ZnO纳米颗粒：采用水热法、微乳法或溶胶-凝胶法制备ZnO纳米颗粒。时间：2周。
3.制备疏水性ZnO微纳米纤维膜：控制纺丝仪的纺丝温度和电场强度，制备出不同颗粒大小和纤维直径的ZnO微纳米纤维膜。时间：3周。
4.表征薄膜性质：采用SEM、XRD、TEM、FTIR、水接触角等测试手段对制备的膜进行表征分析。时间：2周。
5.表征膜的疏水性能和稳定性：采用水接触角试验等方法评价膜的疏水性能和稳定性。时间：1周。
6.文献综述和论文写作：整理实验数据和文献，撰写开题报告和论文。时间：2周。
六、预期经费预算
本研究所需的经费主要用于购买实验所需的材料、仪器设备和文献资料等。预计经费大约为3万元左右。具体经费预算如下：
材料费：3000元
仪器费：18000元
文献资料费：1000元
差旅费：2000元
其他费用：5000元