[發(fā)明專利]利用電化學沉積法制備超疏水超親油表面的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110352061.0
• 申請日: 2011-11-09
• 公開（公告）號: CN102380470A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 代學玉;楊武;郭昊;王琴琴;趙靜卓;鄭艷萍;趙菊玲;龍世佳
• 申請（專利權(quán)）人: 西北師范大學
• 主分類號: B05D5/04
• 分類號: B05D5/04;B05D5/08;C23C18/42
• 代理公司: 甘肅省知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心 62100
• 代理人: 張英荷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在銅或銅合金表面制備具有超疏水和超親油性表面的方法，尤其涉及一種利用電化學沉積法制備超疏水超親油表面的方法。

背景技術(shù)

表面潤濕性是固體表面的一個重要特性，主要由固體表面的化學組成和微觀幾何結(jié)構(gòu)共同決定。近年來，一些具有特殊潤濕性的表面，如超疏水性，超疏油性，超親水性，超親油性，在生產(chǎn)、生活以及基礎(chǔ)研究領(lǐng)域具有廣泛而重要的用途。若在材料表面同時具有上述任意兩種潤濕性，將會有更多的潛在應(yīng)用。例如，同時具有超疏水和超親油的表面可以作為一種新的分離手段，簡單、有效地分離油和水的混合物；同時具有超疏水和超親水的表面具有自凈的性質(zhì)。

目前，制備超疏水超親油表面的方法有多種，如溶膠-凝膠法，金屬輔助性刻蝕法，噴涂，浸涂法等。但這些方法工藝相對復雜，操作不便，成本高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種利用電化學沉積法制備超疏水超親油表面的方法。

本發(fā)明制備超疏水超親油表面的方法，是先利用電化學沉積在銅或銅合金基底表面形成微納米結(jié)構(gòu)的銀膜，再用十二羥基硬脂酸修飾后，得到的表面具有超疏水超親油性。其具體工藝如下：?

（1）分別用無水乙醇，丙酮，氫氧化鈉溶液，二次水超聲清洗銅或銅合金基底，晾干；

（2）將銅或銅合金基底浸入濃度為0.01~0.1M的硝酸銀溶液中，于常溫反應(yīng)2~30?min；反應(yīng)后將基底取出，用二次水清洗，氮氣吹干；

（3）再將銅或銅合金基底浸入質(zhì)量濃度為0.1%~5％的十二羥基硬脂酸的乙醇溶液中，于常溫反應(yīng)15min~12h；反應(yīng)后將基底取出，用無水乙醇清洗，晾干，得到具有超疏水超親油性的表面。

本發(fā)明的原理是：由于銅比銀的金屬活動性強，所以銅或銅合金片在硝酸銀溶液中發(fā)生置換反應(yīng)，將銀從硝酸銀溶液中置換出來，從而形成分等級的微納米結(jié)構(gòu)，再用低表面能物質(zhì)—十二羥基硬脂酸進行修飾，從而得到具有超疏水超親油性的表面。

下面通過具體實驗對本發(fā)明制備的超疏水超親油性表面的性能進行檢測和分析。

檢測儀器：?XRD采用日本理學公司生產(chǎn)的（D/Max-2400）；?SEM采用日本電子光學公司生產(chǎn)的冷場發(fā)射型掃描電鏡（JSM-6701F）；接觸角儀采用SL200B標準接觸角儀。

圖1、2分別為銅片和通過電流交換反應(yīng)沉積在銅片上的銀膜的XRD圖。其中圓點處為銅的出峰位置，星點處為銀的出峰位置。通過圖1、2，說明銀成功的沉積在了銅表面上。

圖3為通過電流交換反應(yīng)沉積在銅片上的具有微納米結(jié)構(gòu)的銀膜的SEM圖。圖3的結(jié)果說明，沉積在銅片上的銀膜具有樹枝狀分等級的微納米結(jié)構(gòu)。

圖4為銅片在0.01M硝酸銀溶液中，常溫反應(yīng)25?min，再在十二羥基硬脂酸的乙醇溶液中常溫下浸泡2h后，測得的水的接觸角圖。接觸角達到158°。

圖5為銅片在0.01M硝酸銀溶液中，常溫反應(yīng)25?min，再在十二羥基硬脂酸的乙醇溶液中常溫下浸泡2h后，測得的油的接觸角圖。剛滴上去，油的接觸角為4°（如圖5所示），隨后，油滴迅速鋪展，接觸角接近于0°。

大量實驗證明，本發(fā)明制備的超疏水超親油性表面，對水的接觸角為154°~159°，滾動角小于5°；對油的接觸角為0°~5°。而且，該表面在水和一些有機溶劑（如無水乙醇，丙酮，正己烷）中浸泡較長的時間（至少12h）后，其接觸角基本保持不變；該表面還能長期放置在空氣中而保持其超疏水超親油性。

綜上所述，本發(fā)明制備的超疏水超親油性表面，具有疏水效果好、親油速度快的特性；膜厚均勻，不易脫落，在空氣中放置較長時間仍保持其性質(zhì)基本不變，可用于油水分離，凈化油液中的水分，在工礦、石化、環(huán)保等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為銅片的XRD圖。

圖2為通過電流交換反應(yīng)沉積在銅片上的銀膜的XRD圖。

圖3為通過電流交換反應(yīng)沉積在銅片上的具有微納米結(jié)構(gòu)的銀膜的SEM圖。

圖4為銅片在0.01M硝酸銀溶液中，常溫反應(yīng)25?min，再在十二羥基硬脂酸的乙醇溶液中常溫下浸泡2h后，測得的水的接觸角圖。

圖5為銅片在0.01M硝酸銀溶液中，常溫反應(yīng)25?min，再在十二羥基硬脂酸的乙醇溶液中常溫下浸泡2h后，測得的油的接觸角圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明。

實施例1