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随着近海石油的开采以及工业含油污水的增加，油水分离成为一个广受关注的全球性难题。传统的膜分离过程耗能较大且膜材料易受油污污染，而在重力作用下利用具有超亲水性的膜材料进行油水分离，不仅能抗油污污染，同时具有易回收再利用、防阻塞等优点，适于科技发展和工业要求。化学工程与技术学院吕树申教授团队一直致力于超亲水界面材料的基础研究及其在能源、环保等相关领域的应用，近期在油水分离方面的材料原理和应用领域取得新进展，并获得系列成果。

1、一种全新的氟致超亲水界面材料制备原理和方法（Fluorine-induced superhydrophilicity, FIS）。基于TiO2纳米管底部的富氟层所发现的界面氟氧化物含量对水滴浸润性能具有决定性的影响，并由此提出适用于金属及类金属表面超亲水处理的FIS。此研究通过密度泛函理论（DFT）对经过FIS处理的Ti、Zn、Fe、Co、Ni、Si界面与水分子之间的相互作用力进行了精确计算，结果表明在界面与水分子之间会形成较强的氢键作用力，从而使界面呈现超亲水性能。通过实验验证对FIS处理Ti、Zn、Fe、Co、Ni、Si材料界面的超亲水效果十分理想，同时该FIS方法具有很好的稳定性，并能承受100℃以上的高温，从而在自清洁、油水分离、催化剂表面修饰等领域具有十分重要的作用。研究在理论上提出：在材料表面形成XMY (X=O, S, N, etc., M=metal or semi-metal, Y=F, Cl, etc.)，都可能形成亲水界面，也都属于氟致超亲水性的范畴。研究成果最近发表在《The Journal of physical chemistry C》上。（Zhi-Yong Luo, Kai-Xuan Chen, Dong-Chuan Mo and Shu-Shen Lyu. J. phys. Chem. C, 2016, 120 (22): 11882-11888. IF = 4.772）。

2、首次报道超亲水泡沫铜的制备以及在油水分离中的应用。通过阳极氧化，阴离子交换反应以及煅烧等步骤，制备出了超亲水的泡沫铜。该材料表面由氯氧化的多级纳米颗粒组成，具有很好的超亲水稳定性以及超高的水渗透率。实验结果表明：该泡沫铜对饱和油、不饱和油以及矿物油均具有很好的效果（分离效率在99%以上），同时具有优异的循环使用性能、抗腐蚀性能以及抗刮擦性能，有很强的工业应用价值。研究成果最近发表在《Journal of Materials Chemistry A》上。（Zhi-Yong Luo, Kai-Xuan Chen, Jun-Hui Wang, Dong-Chuan Mo and Shu-Shen Lyu. J. Mater. Chem. A, 2016, 4: 10566 - 10574. IF = 8.262）。

3、镍沉积超亲水铜网及其在油水分离成果。在氟离子存在的情况下，晶体生长具有特殊的方向性，从而使部分晶面暴露出来，加速表面反应的进行。以镍箔作为镍源，在中性的含氟电解液中将Ni晶粒沉积到铜网上，并形成极性Ni-NiO/Ni(OH)2核壳结构的纳米粒子，使Ni沉积后的铜网具有超亲水和水下超疏油性能。油水分离实验表明：经过电沉积参数优化后得到的超亲水铜网，具有很好的油水分离性能，分离后水中残油量在3ppm以下。用该方法制备超亲水膜材料，是氟致超亲水技术的延伸，而且原料廉价易得，操作简单，得到的材料性能优异，具有潜在的应用前景。研究成果发表在《The Journal of physical chemistry C》上。（Zhi-Yong Luo, Kai-Xuan Chen, Ya-Qiao Wang, Jun-Hui Wang, Dong-Chuan Mo and Shu-Shen Lyu. J. phys. Chem. C, 2016, 120 (23): 12685-12692. IF = 4.772）。