[發明專利]一種利用氯化鐵同時制備的兩種超疏水薄膜的方法

無效

• 申請號: 201010507958.1
• 申請日: 2010-10-14
• 公開（公告）號: CN102041535A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 陳志;耿興國;李峰
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C25D9/02
• 分類號: C25D9/02;C25D15/00;B82Y40/00;B81C1/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種利用氯化鐵同時制備的兩種超疏水薄膜的方法，特別涉及微/納米結構的十四酸銅薄膜和鑲嵌有鐵顆粒的十四酸薄膜的方法。

背景技術

潤濕性是固體表面的一個非常重要的指標，它主要會受到表面的化學能和微觀結構的影響。自然界的很多植物例如荷葉均展示了超常的超疏性能，這些葉片的表面通常都有微納兩種尺度的結構，而擁有了低的滾動角和可高達150°以上的接觸角。研究人員在理論和實驗上對荷葉的結構已做了大量的研究。并從物理和化學角度，關于幾何尺度，表面粗糙度和表面能對超疏表面的濕潤性的影響已進行了廣泛的討論。目前，關于制備超疏材料的方法主要有陽極氧化、電沉積、化學腐蝕、等離子刻蝕、激光處理、電紡絲、化學氣相沉積、溶膠凝膠等等。但是，這些方法還存在一些缺點，例如苛刻的條件、昂貴的材料、特殊的設備、復雜的工藝控制和模板劑的使用，這些都嚴重阻礙了其在工程中的大規模應用。然而，江等報道了一種簡單的化學方法，采用十四酸溶液浸泡銅基板來制備超疏材料，但是所需的周期長和基底的類型有限。因此，采用一種高效、價廉、簡單、方便的方法將在工業大尺度的應用中具有明顯的優勢。此外，值得注意的是在以往所有制備超疏材料的方法中只能制備出一種超疏材料薄膜。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種利用氯化鐵同時制備的兩種超疏水薄膜的方法，是基于十四酸/無水乙醇/氯化鐵復合電解液可同時制備兩種超疏水結構薄膜的方法。

本發明的思想在于：將氯化鐵完全溶解在無水乙醇后，在磁力攪拌的條件下繼續添加十四酸粉末使之形成混合均勻的電解液，以兩片60mm×25mm×1.5mm的銅片作為陽極和陰極，在一定的電壓下電解一定的時間，在陽極上形成微/納米結構的十四酸銅薄膜；而在陰極上形成鑲嵌有鐵顆粒的十四酸薄膜，最后取出在蒸餾水中清洗數次后于室溫干燥，這樣就同時制備了兩種超疏水的薄膜材料。

技術方案

一種利用氯化鐵同時制備的兩種超疏水薄膜的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：將氯化鐵置于無水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液，氯化鐵加入量為0.02mol/L～0.08mol/L；

步驟2：將摩爾質量為0.08mol/L～0.5mol/L的十四酸粉末在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合均勻形成電解液；

步驟3：在電解液中放入兩片銅片作為陽極和陰極，在陽極和陰極之間加載15～30V的直流電壓進行電解，電解時間為10min～30min；

步驟4：電解完成后，將陽極和陰極在蒸餾水中清洗后于室溫干燥，在陽極得到微/納米結構的十四酸銅薄膜，在陰極得到鑲嵌有氧化鐵顆粒的十四酸鐵薄膜。

所述的兩片銅片尺寸60mm×25mm×1.5mm。

陰極和陽極銅片的接觸角均從親水性轉變成超疏水性達到160°，滾動角小于2°。

有益效果

本發明提出的一種利用氯化鐵同時制備的兩種超疏水薄膜的方法，采用十四酸和氯化鐵材料來配制電解液，涉及到采用一種簡單的電化學方法在銅片基底上可同時制備出的兩種具有微/納米結構的超疏水薄膜，并且這兩種薄膜均具有極大的接觸角和較小的滾動角。是用一種簡單的方法可同時制備出兩種不同的超疏薄膜材料的方法。

附圖說明

圖1為添加2g?FeCl₃·6H₂O的0.08M/L十四酸，在電壓15V電解時間15min的掃描電鏡圖；a：陽極掃描電鏡圖；b：陰極掃描電鏡圖

圖2為添加2g?FeCl₃·6H₂O的0.5M/L十四酸，在電壓15V電解時間15min的掃描電鏡圖；a：陽極掃描電鏡圖；b：陰極掃描電鏡圖

圖3為添加2g?FeCl₃·6H₂O的0.5M/L十四酸，在電壓30V電解時間15min的掃描電鏡圖；a：陽極掃描電鏡圖；b：陰極掃描電鏡圖

圖4為添加1g?FeCl₃·6H₂O的0.5M/L十四酸，在電壓15V電解時間30min的掃描電鏡圖；a：陽極掃描電鏡圖；b：陰極掃描電鏡圖

圖5為添加2g?FeCl₃·6H₂O的0.5M/L十四酸，在電壓15V電解時間30min的掃描電鏡圖；a：陽極掃描電鏡圖；b：陰極掃描電鏡圖