[發(fā)明專利]一種具有廣泛適用性的電泳沉積添加劑及沉積方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110297868.2
• 申請(qǐng)日: 2021-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN113073373A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張代雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶工商大學(xué)
• 主分類號(hào): C25D15/00
• 分類號(hào): C25D15/00;C09D7/61;C09D7/65;C09D5/44
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 劉妮

本發(fā)明公開了一種具有廣泛適用性的電泳沉積添加劑及沉積方法，屬于涂層制備技術(shù)領(lǐng)域，S1.將陰、陽電極板經(jīng)過打磨、洗滌前處理后置于真空干燥箱烘干待用；S2.將納米粒子加入到乙醇中，并同時(shí)加入適量的Nafion 21和氫氧化鈉，超聲分散后形成穩(wěn)定的懸浮液；S3.固定陰、陽電極板，垂直插入分散均勻的懸浮液中，進(jìn)行電泳沉積，外加直流電場(chǎng)為10?200V/cm，1～30分鐘后，在陽極板上得到沉積膜；S4.將電泳沉積得到的沉積膜干燥即可。本發(fā)明解決了當(dāng)前電泳沉積技術(shù)領(lǐng)域缺乏通用性添加劑方案的難題，可省略在針對(duì)特定添加劑探索合適添加劑所消耗的人力、物力、財(cái)力以及時(shí)間，為電泳沉積多種類納米粒子提供一種普適性策略。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于涂層制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有廣泛適用性的電泳沉積添加劑及沉積方法。

背景技術(shù)

涂層技術(shù)在材料設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。常見的涂層技術(shù)包括磁控濺射法、電子束噴蒸法、熱蒸法、電紡法和涂抹法等。除此之外，電泳沉積技術(shù)也是一種常見的涂層制備技術(shù)，相較于上述技術(shù)，其具備沉積速度快、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、成本低廉等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，電泳沉積技術(shù)適用于在各種復(fù)雜形狀的基底上沉積制膜的優(yōu)勢(shì)，能夠滿足制備各種形狀、大小的負(fù)載基底的要求。這些明顯的優(yōu)勢(shì)，使得利用電泳沉積技術(shù)制備各種涂層具有巨大的應(yīng)用前景。

電泳沉積的原理：電泳沉積是在外加電場(chǎng)下，懸浮液的粒子由于帶有一定量電荷，將發(fā)生定向電泳遷移運(yùn)動(dòng)，并最終沉積到電極上堆積成膜的過程。在制備薄膜材料領(lǐng)域，電泳沉積法是一種應(yīng)用非常普遍的技術(shù)，其所適用的領(lǐng)域包括了各種不同的材料。常見的有金屬氧化物、碳化物、金屬單質(zhì)的納米涂層等。

成功實(shí)現(xiàn)電泳沉積的關(guān)鍵在于粒子表面帶有電荷，并形成穩(wěn)定的懸浮液。當(dāng)在懸浮液中施加電場(chǎng)，如果粒子在懸浮液中帶正電荷，在電場(chǎng)力作用下，粒子將向陰極電泳遷移并發(fā)生沉積，這類電泳沉積稱為“陰極電泳沉積”；而懸浮液中帶負(fù)電荷的粒子在電場(chǎng)力的作用下向陽極電泳遷移并發(fā)生沉積，這類也稱為“陽極電泳沉積”。

通過加入添加劑，使粒子表面吸附更多的電荷，可以改善懸浮液的穩(wěn)定性和粒子的電泳沉積行為。因此，在研究利用特定粒子通過電泳沉積法制備涂層時(shí)，選擇合適的溶劑和添加劑作為分散介質(zhì)，是改善懸浮液的穩(wěn)定性，成功實(shí)現(xiàn)電泳沉積或提高涂層沉積速度的有效手段。

一般來說，溶劑可以分為水溶劑和有機(jī)溶劑。水作為溶劑時(shí)，由于過高的沉積電壓也可能導(dǎo)致水的電解反應(yīng)，一方面會(huì)產(chǎn)生氫氣泡或氧氣泡導(dǎo)致制備的涂層出現(xiàn)很多空包和空隙，影響涂層質(zhì)量，另一方面則會(huì)限制高沉積電壓的使用，從而導(dǎo)致沉積速率偏低。而使用有機(jī)溶劑時(shí)，則可以很好地規(guī)避這些缺陷，因此，有機(jī)溶劑在電泳沉積中成為主流的選擇。

無論是選擇水作為溶劑還是有機(jī)溶劑來實(shí)現(xiàn)電泳沉積時(shí)，都面臨的核心問題，即添加劑的選擇。電泳沉積法雖然已能適用于制備各種不同的涂層，但對(duì)于不同粒子的電泳沉積所需的添加劑往往不同，這使得電泳沉積法制備不同的涂層都變成一個(gè)新的探索工作。已報(bào)道的研究工作往往是對(duì)一種納米粒子的電泳沉積提出一種溶劑+添加劑的組合，而這些溶劑+添加劑的組合對(duì)于其它納米粒子的電泳沉積可能并不具有通用性。這使得電泳沉積不同的納米粒子，往往會(huì)在獲取溶劑+添加劑方案時(shí)耗費(fèi)大量的工作。另一方面，不同的有機(jī)溶劑的選擇，也可能面臨成本高昂、有毒性等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有廣泛適用性的電泳沉積添加劑及沉積方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中的電泳沉積法制備涂層時(shí)，對(duì)每種納米粒子的電泳沉積往往都要單獨(dú)開展添加劑篩選工作的技術(shù)問題。

本發(fā)明提供了一種具有廣泛適用性的電泳沉積添加劑及沉積方法，包括以下步驟：

S1.將陰、陽電極板經(jīng)過打磨、洗滌前處理后置于真空干燥箱烘干待用；

S2.將納米粒子加入到乙醇中，并同時(shí)加入適量的Nafion 21和氫氧化鈉，超聲分散后形成穩(wěn)定的懸浮液；