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  日前，由江雷院士和于存明博士等人在Adv. Funct. Mater.上以題為 “Morphology-Control Strategy of the Superhydrophobic Poly(Methyl Methacrylate) Surface for Effcient Bubble Adhesion and Wastewater Remediation”發(fā)表了不同形狀的超疏水聚甲基丙烯酸甲酯片對(duì)于氣泡黏附和在水環(huán)境中負(fù)載臭氧降解甲基藍(lán)的研究成果。由于臭氧本身在水中的溶解度差，不利于臭氧對(duì)水體的凈化，本文利用微氣泡在超疏水表面的黏附作用，實(shí)現(xiàn)了氣泡在水相環(huán)境中的長時(shí)間停留，并在有機(jī)染料污染物的降解方面得到了較好的應(yīng)用。

圖1 超疏水PMMA 圓片(SPCS)的制備和形貌表征

(a) SPCS的制備過程；

(b) SPCS的光學(xué)俯視圖；

(c) SPCS的SEM圖，插圖為由超疏水納米硅顆粒組成的SPCS表面；

(d) SPCS表面的水接觸角和水下氣泡的接觸角。

圖2 氣泡在不同形狀超疏水PMMA片上的黏附及脫離過程

(e) 氣泡在五角星形PMMA片頂角處運(yùn)動(dòng)的光學(xué)圖片和受力分析；

(f) 不同形狀的PMMA片的氣泡黏附效率。

圖3 SPCS大小對(duì)氣泡黏附效率的影響

SPCS氣泡黏附效率與直徑之間的關(guān)系。

圖4 氣泡在SPCS上的黏附和脫離過程

不同直徑的SPCS(0.5, 1.0, 1.5, 2.0和3.0 cm)氣泡粘附和脫離的光學(xué)照片。

圖5 SPCS氣泡黏附效率的影響因素(溫度、深度)

SPCS氣泡黏附效率與環(huán)境溫度和浸入深度的關(guān)系。

圖6 超疏水PMMA圓片陣列(SPCSA)用于甲基藍(lán)降解

(a) 氣泡在SPCSA上的鋪展過程；

(b) SPCSA參與的臭氧降解甲基藍(lán)過程；

(c) 臭氧（O3）降解甲基藍(lán)（MB）的時(shí)間與臭氧流速之間的變化關(guān)系；

(d) 臭氧（O3）降解甲基藍(lán)（MB）的效率與臭氧流速之間的變化關(guān)系。

  本文采用激光切割、超疏水修飾等方法，制備了超疏水性的PMMA表面；并通過調(diào)控超疏水PMMA表面的宏觀形貌，實(shí)現(xiàn)了水下氣泡的高效黏附，有效地解決了氣/液反應(yīng)體系中的氣泡上升問題。在此基礎(chǔ)上，作者進(jìn)一步發(fā)展出了超疏水的PMMA圓片陣列，并將其應(yīng)用于臭氧降解甲基藍(lán)(MB)溶液的過程中。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)超疏水PMMA圓片陣列可以明顯的縮短甲基藍(lán)溶液的降解時(shí)間、提高臭氧反應(yīng)氣體的降解效率。該方法有望在污水處理等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，并推廣應(yīng)用到常見的氣/液反應(yīng)體系當(dāng)中，提高氣/液反應(yīng)效率。

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201702020/full