基于高有序氧化钛纳米管具有低表面能防南海生物污损控释体系探索及机理研究

Marine biofouling is outstanding problems encountered in the development of marine processes, such as shipping, defense, marine development and aquaculture bring serious harm . With other comparative seawater , South China Sea has high salinity, high temperature, transparency. Relative to other waters of the South China Sea region types of fouling organisms more complex community structure and morphology, rapid growth, attached to the large, attached to a long season. Use of electrochemical methods in the project to obtain a specific pore size, length, wall thickness of transparent and non-transparent type two types of high-ordered titania nanotubes. A new ,highly efficient, low toxicity, environmentally friendly, broad-spectrum bactericidal anti-fouling agent injected into the nanotube by spin-coating, cold spray and suction method to achieve effective antifouling agent stable release, better long effective antifouling effect; titania nanotube arrays large specific surface area, highly ordered nano-features, explore high ordered nano titanium dioxide tube as an additive in antifouling coating surface to reduce the surface energy; final obtain a controlled release, low surface energy, defaced bio-efficiency and low toxicity anti-marine fouling organisms coating applied to the tropical waters of the South China Sea.

海洋生物污损是人类开发利用海洋进程中碰到的突出难题，对航运、国防、海洋开发和水产养殖等带来严重的危害。南海因其盐度高，温度高，透明度大，相对于其他海域，污损生物种类多，群落结构及形态复杂，生长迅速，附着量大，附着季节长。本项目利用电化学方法，获取特定孔径、长度、壁厚的通透型、非通透型两类高有序氧化钛纳米管。通过旋涂、冷喷涂、负压等方法，将新型、高效、低毒、环境友好、广谱杀菌抗污剂注入纳米管中，实现对防污剂有效而稳定地释放,获得更佳的长效防污效果；同时，利用二氧化钛纳米管阵列大的比表面积、高度有序化等纳米特性，探索高有序纳米氧化钛管作为添加剂对防污涂料表面能的影响，降低其表面能；最终获得一种可控缓释、低表面能、适用于南海热带海域污损生物的高效低毒防海洋污损生物涂料。

纳米TiO2作为一种绿色功能材料，具有湿敏、气敏、介电效应、光电效应及优越的光催化等性能，在涂料、塑料、造纸、陶瓷、传感器、介电材料和自洁材料等领域应用广泛。本项目采用电化学法，水热合成法等方法制备了直径，长度，壁厚可调的氧化钛纳米管阵列以及纳米空心微球，并将两种形貌的纳米氧化钛应用于防污处理。应用纳米TiO2的光催化性能，设计了一套污水处理设备，表明其在光照条件下具有很好的污水处理能力。另外在深海避光的条件下，基于纳米TiO2的高比表面积及良好的抗菌性能，通过环保防污剂异噻唑啉酮(BIT)的填充减少或抑制海洋生物对船体等的污损，挂板试验结果表明BIT填充后的纳米TiO2具有良好的抗污损性。此外，在完成项目计划内容以外，我们对该项目进行了一定的拓展，制备了多种形貌的Ni基敏感材料，并将其与纳米TiO2结合，通过测试对葡糖糖，尿酸以及抗坏血酸等生物小分子的敏感特性，使其能够应用于海洋生物的检测，为海洋防污损的进一步深入研究提供生物方面的针对性。