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随着人类工业化进程的不断推进,饮用水的匮乏、工业污水的排放、原油泄漏事故频发都给人类的生命健康和全球生态环境带来了巨大威胁。因此,开发可以去除水中的细菌、有机污染物、油溶污染物的多功能水净化材料是当前材料、环境领域的研究热点和重点。基于氧化铜(CuO)独特的物理化学性质,本研究以棉织物(Cot)为基材,醋酸铜(CuAc)为原料,通过原位生长制备出棉织物/氧化铜复合材料(Cot-CuO),探索其对水中细菌、可溶性染料的去除潜能。在此基础上,通过浸渍法在Cot-CuO表面构建硬脂酸(STA)疏水表面,获得棉织物/氧化铜/硬脂酸超疏水材料(Cot-CuO-STA),进一步探索其对水中油污染物的分离性能。在此基础上,将Cot-CuO和Cot-CuO-STA组装成双层功能膜系统(DFMS),探究了DFMS对同时含有油类CHCl3和亚甲基蓝(MB)水溶性染料组成的复杂水体的油水分离效率和光催化性能。具体研究工作包括:(1)棉织物/氧化铜复合材料的制备及其抗菌和光催化性能研究:以棉织物(Cot)作为基材,醋酸铜(CuAc)为前驱体溶液,通过原位生长制备出棉织物/氧化铜复合材料(Cot-CuO)。研究CuAc浓度对CuO的微观形貌、晶体结构、负载量的影响,探究了 Cot-CuO对水中细菌和可溶性染料的去除能力。通过X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和热重分析仪(TGA)等方法,对Cot-CuO进行表征。XRD和SEM结果表明,棉织物表面沉积的微纳米粒子为CuO晶相,CuO颗粒由小尺寸的粒子聚集成近球形,且随着CuAc浓度的增大,颗粒堆积更为致密。TGA分析显示,随着CuAc浓度由0.5%增加至3%,棉织物表面CuO的负载量由0.8%显著提高至15.9%。高负载的Cot-CuO3.0展现出优异的抗菌活性:当Cot-CuO3.0用量为1 mg·mL-1时对106 CFU·mL-1的大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)作用2h,即表现出100%的高抗菌性;特别地,对实际水体中微生物的生长繁殖也呈现出完全抑制效果。此外,Cot-CuO3.0对MB展现出较好的可见光催化降解活性,对10 mg·L-1的MB可见光催化降解率达62.7%,进一步扩展了 Cot-CuO对有机染料光催化降解的应用潜能。(2)棉织物/氧化铜/硬脂酸超疏水材料的制备及其油水分离性能研究:基于棉织物/氧化铜(Cot-CuO)的粗糙表面,通过浸渍法将具有低表面能的硬脂酸(STA)涂布在Cot-CuO表面,制备出了棉织物/氧化铜/硬脂酸超疏水材料(Cot-CuO-STA)。研究CuAc浓度、浸渍次数对Cot-CuO-STA微观形貌、水接触角等的影响。结果表明,CuO的处理显著提升了硬脂酸在棉织物表面的黏附,且其涂层量随着CuAc浓度的增加而增加;浸渍次数的增加也显著提升了织物表面的疏水性。综合经济和时效性,确定Cot-CuO-STA的制备工艺为:CuAc浓度为2wt%,循环浸渍5次。所得Cot-CuO-STA具有优良的超疏水特性,其水接触角为156.5°,且具有良好的化学稳定性和机械摩擦稳定性。在pH值为5～9和0.9～2.5 wt%的NaCl溶液中浸泡6天,仍保持其超疏水特性;经100～200℃的高温处理,其水接触角仍保持在156°以上;经1500目砂纸摩擦20个循环后,水接触角仍保持在150°以上,展现出优异的超疏水稳定性。油水分离性能研究结果表明:Cot-CuO-STA对正己烷(C6H14)、大豆油、二氯乙烷(CH2Cl2)和三氯乙烷(CHCl3)4种油水混合物的分离效率均超过98.7%;特别地,经10次循环测试后,油水分离效率仍能保持在97%;对CH2Cl2/H2O以及CHCl3/H2O混合物的渗透通量高达1740 L·m-2·h-1和1805 L·m-2·h-1,10次循环后其渗透通量仍维持在1666 L·m-2·h-1,保持了原有通量的92%。同时,Cot-CuO-STA还表现出良好的防污和自清洁能力。在此基础上,将Cot-CuO的光催化性和Cot-CuO-STA的油水分离性能有机结合起来,构造双层功能膜系统(DFMS);对油类CHCl3和MB混合水溶液具有93.6%的分离效率和高达1975.4 L·m-2·h-1的渗透通量以及对于MB的70.1%的光降解效率,展现出了作为复杂水体净化材料的潜力。本论文采用简易的原位生长和浸渍涂层技术,成功制备出CuO功能化的棉织物,实现对水体中微生物、可溶性染料和油污染物的同时去除。论文研究制备工艺简单、温和、原料廉价易得,易于实现规模化生产,为多功能水净化材料的开发及在复杂水体净化中的应用提供了一定的理论基础和实验参考。