[發(fā)明專利]一種制備二維材料防垢層的方法

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• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN111218662A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設計）人: 馬來鵬;任文才;成會明
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26;C23C16/30;C23C16/34;C23C16/44;C23C16/513;C23F15/00
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明涉及防垢層的制備技術領域，具體為一種通過加熱生長的方式制備二維材料防垢層的方法，適用于不同基底材料與器件的防垢。采用生長的方法，將基底加熱到反應溫度，然后通過前驅(qū)體的反應在基底表面形成二維材料防垢層。本發(fā)明充分利用生長出的二維材料具有本征的原子級表面平整度高以及較高表面化學惰性的特點，制備高性能的防垢層，從而顯著降低基底材料表面的結垢率。該方法還可以采用具有高阻隔特性的二維材料，同時提高基底材料的防腐蝕性能。

技術領域:

本發(fā)明涉及防垢層的制備技術領域，具體為一種通過加熱生長的方式制備二維材料防垢層的方法，適用于不同基底材料與器件的防垢。

背景技術:

結垢是換熱器、管道、冷卻塔、水槽等設備普遍存在的問題，主要包括水垢和生物粘泥。結垢不僅嚴重降低設備的換熱效率，還可能因加熱不均等原因縮短設備和材料的使用壽命，甚至造成受熱材料的直接破環(huán)。目前，主要使用防垢劑和防垢涂層來緩解結垢問題。前者防垢效果較好，但存在成本高和使用局限性大等問題。后者的防垢效果相對較差，而且隨使用時間延長而明顯降低。

二維材料是厚度僅有原子級的新型材料。近年來，不同成分和結構的二維材料發(fā)展迅速，涌現(xiàn)出眾多的材料體系。除了原子級的表面平整度，多種材料同時具有較高的表面化學惰性，溶液中的離子難以在其表面形核或形成較強的結合，是防垢材料的理想選擇。

發(fā)明內(nèi)容:

本發(fā)明的目的在于提供一種通過生長的方式制備二維材料防垢層的方法，所制備的防垢層具有結垢率低、結合力高、表面適應性好以及耐腐蝕的特點。

本發(fā)明的技術方案是：

一種制備二維材料防垢層的方法，采用二維材料作為防垢層，通過生長的方式在基底表面形成二維材料防垢層，該方法利用前驅(qū)體的反應在基底表面形成二維材料防垢層。

所述的制備二維材料防垢層的方法，二維材料為單質(zhì)或化合物之一種或兩種以上的組合，包括但不局限于石墨烯及其衍生物、氮化硼、磷烯、硅烯、鍺烯、過渡金屬硫族化合物、金屬碳化合物、金屬氮化合物、金屬氧化物的一種或兩種以上的復合材料。

所述的制備二維材料防垢層的方法，基底材料包括但不局限于金屬、陶瓷、聚合物之一種或兩種以上的組合。

所述的制備二維材料防垢層的方法，形成二維材料防垢層的生長方法包括物理氣相沉積、化學氣相沉積、析出法之一種或兩種以上的組合。

所述的制備二維材料防垢層的方法，二維材料防垢層的形貌為薄膜或其它表面三維結構。

所述的制備二維材料防垢層的方法，形成二維材料防垢層的前驅(qū)體為氣體、液體或固體之一種或兩種以上的組合；前驅(qū)體通過外加方式引入，或者存在于基底材料中。

所述的制備二維材料防垢層的方法，二維材料防垢層的平均厚度為0.3～100納米。

本發(fā)明的特點及有益效果是：

1.本發(fā)明通過生長的方法在基底表面形成高質(zhì)量的二維材料，保持二維材料本征的原子級表面平整度高以及較高的表面化學惰性，同時與基底具有極高的結合力，可以顯著降低基底表面的結垢率。

2.本發(fā)明所述制備方法適用于在不同形狀與尺寸的基底材料以及器件表面形成二維材料防垢層。

3.本發(fā)明可以采用具有高阻隔特性的二維材料，同時提高基底材料的防腐蝕性能。

具體實施方式:

下面，通過實施例對本發(fā)明進一步詳細闡述。

實施例1