一種制備銀樹(shù)枝超疏水表面的置換反應(yīng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于疏水表面材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種制備銀樹(shù)枝超疏水表面的 置換反應(yīng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 納米自然界的許多動(dòng)植物都具有超疏水特性，如荷葉、芋頭葉等表面具有超疏水 自清潔性。受此激發(fā)，研究學(xué)者開(kāi)展了超疏水特性的研究，目前運(yùn)個(gè)方向已經(jīng)發(fā)展成為表面 科學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)問(wèn)題。超疏表面通常采用低表面能和微納米結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn) 超疏特性的。超疏水材料在日常生活，工業(yè)生產(chǎn)，國(guó)防中有廣泛的應(yīng)用，在金屬表面構(gòu)建超 疏水薄膜可W增強(qiáng)金屬的抗腐蝕能力。
[0003] 隨著人們對(duì)超疏水表面的深入研究，許多制備方法不斷涌現(xiàn)，如電沉積、化學(xué)氣相 沉積、等離子刻蝕、陽(yáng)極氧化、化學(xué)腐蝕、激光處理、電紡絲、溶膠凝膠等等。然而，運(yùn)些方法 還存在一些缺點(diǎn)，例如昂貴的材料、復(fù)雜的工藝控制和需要使用模板劑，運(yùn)些都嚴(yán)重阻礙了 其在工程中的大規(guī)模應(yīng)用。
[0004] 近年來(lái)，樹(shù)枝結(jié)構(gòu)的超疏水表面在超疏領(lǐng)域備受關(guān)注，超疏領(lǐng)域中金屬樹(shù)枝結(jié)構(gòu) 的相關(guān)文獻(xiàn)雖逐漸增多，但是，現(xiàn)有技術(shù)中研究人員將樹(shù)枝結(jié)構(gòu)應(yīng)用到超疏領(lǐng)域的成功案 例卻很少，大多處于研究階段，雖也出現(xiàn)了少量超疏表面具有金屬樹(shù)枝結(jié)構(gòu)的報(bào)道，例如， Wang等通過(guò)電流交換反應(yīng)技術(shù)在娃片上沉積了金屬金，反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜，60分鐘后才得到了 樹(shù)枝狀的微/納米雙層粗糖結(jié)構(gòu)，表面經(jīng)十二燒硫醇修飾后，呈現(xiàn)超疏水性，但是運(yùn)種方式 工藝較為繁瑣，而且制備條件苛刻，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。由于本領(lǐng)域技術(shù)人員在制備銀樹(shù)枝超疏水 表面還面臨很大難題，而本發(fā)明很好的解決了運(yùn)樣的問(wèn)題，成功的利用簡(jiǎn)單的置換方法、快 速地制備出銀樹(shù)枝超疏水表面，同時(shí)使獲得的超疏水表面具有良好的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方法簡(jiǎn)單， 制備時(shí)間短，成本低，易于實(shí)現(xiàn)大尺度的工業(yè)化生產(chǎn)要求的在銅基體上制備銀樹(shù)枝超疏水 表面的置換反應(yīng)方法，采用該方法制備的銀樹(shù)枝結(jié)構(gòu)的超疏水表面，接觸角可達(dá)156° W上。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種制備銀樹(shù)枝超疏水表面的 置換反應(yīng)方法，該方法包括W下步驟：
[0007] 步驟一、將硝酸銀晶體溶解于蒸饋水中，攬拌均勻后得到溶液A;所述溶液A中硝酸 銀的濃度為0.003mol/L~0.177mol/L;
[000引步驟二、將十四酸溶解于無(wú)水乙醇中，攬拌均勻后得到溶液B;所述溶液B中十四酸 的濃度為0. 05mol/L~0.3mol/L;
[0009] 步驟Ξ、將銅基體用水砂紙打磨，W去除銅基體表面的氧化層，然后將打磨后的銅 基體依次用蒸饋水和無(wú)水乙醇沖洗干凈，吹干待用；
[0010] 步驟四、將步驟Ξ中吹干后的銅基體放入步驟一中所述溶液A中使之發(fā)生置換反 應(yīng)，時(shí)間為2s~50s;
[0011] 步驟五、將步驟四中得到的銅基體依次用蒸饋水和無(wú)水乙醇沖洗干凈，然后將步 驟二中所述溶液B均勻涂抹于沖洗干凈后的銅基體表面，驚干，然后用海綿輕擦該表面，得 到具有樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)超疏水表面的銅基體。
[0012] 上述的一種制備銀樹(shù)枝超疏水表面的置換反應(yīng)方法，步驟一中所述溶液A中硝酸 銀的濃度為〇.〇5mol/L。
[0013] 上述的一種制備銀樹(shù)枝超疏水表面的置換反應(yīng)方法，步驟二中所述溶液B中十四 酸的濃度為O.lmol/L。
[0014] 上述的一種制備銀樹(shù)枝超疏水表面的置換反應(yīng)方法，步驟四中所述置換反應(yīng)的時(shí) 間為5s。
[0015] 上述的一種制備銀樹(shù)枝超疏水表面的置換反應(yīng)方法，步驟Ξ中所述將銅基體去除 表面的氧化層是利用水砂紙打磨銅基體表面。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0017] 1、本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單，制備時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單，成本低，效率高，本發(fā)明可W同時(shí)制 備出多個(gè)銅基板的超疏表面，比采用其他方法(如電化學(xué))更加經(jīng)濟(jì)，方便，快捷，同時(shí)既沒(méi) 有利用電源也沒(méi)有利用價(jià)格昂貴的氣硅烷進(jìn)行修飾；另外，采用含有硝酸銀的蒸饋水溶液 與銅基板發(fā)生置換反應(yīng)，成功地制備出銀樹(shù)枝結(jié)構(gòu)的超疏水表面，還屬首創(chuàng)，值得推廣應(yīng) 用。
[0018] 2、本發(fā)明寬化了十四酸濃度范圍，采用海綿輕擦后即可得到分布均勻的超疏水表 面，重復(fù)性極大提高，易于實(shí)現(xiàn)大尺度的低成本的工業(yè)化生產(chǎn)要求。
[0019] 3、本發(fā)明的方法比同類(lèi)的電化學(xué)方法更加快速，置換反應(yīng)2~50s即可。
[0020] 4、采用本發(fā)明的方法在銅基體上制備的銀樹(shù)枝結(jié)構(gòu)的超疏水表面，接觸角可達(dá) 156° W上，并且在常規(guī)條件下放置一年后超疏水性能保持穩(wěn)定。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1是本發(fā)明實(shí)施例3制備的超疏水表面的掃描電鏡圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例3制備的超疏水表面的放大后的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 步驟一、將0.05g硝酸銀晶體溶解至蒸饋水中，定容至lOOmL，攬拌均勻后得到硝酸 銀濃度為0. 〇〇3mol/L的溶液A;
[0026] 步驟二、將2.2始的十四酸溶解于無(wú)水乙醇中，定容至lOOmL，攬拌均勻后得到十四 酸濃度為O.lmol/L的溶液B;
[0027] 步驟Ξ、將大小為50mmX25mmX1.5mm的銅基體用水砂紙打磨，W去除銅基體表面 的氧化層，然后將打磨后的銅基體依次用蒸饋水和無(wú)水乙醇沖洗干凈，吹干待用；
[0028] 步驟四、將步驟Ξ中吹干后的銅基體放入步驟一中所述溶液A中使之發(fā)生置換反 應(yīng)，時(shí)間為50s;
[0029] 步驟五、將步驟四中得到的銅基體依次用蒸饋水和無(wú)水乙醇沖洗干爭(zhēng)，然后將步 驟二中所述溶液B均勻涂抹于沖洗干爭(zhēng)后的銅基體表面，驚干，然后用海綿輕擦該表面，得 到具有樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)超疏水表面的銅基體。
[0030] 需要說(shuō)明的是，在步驟五中，為了避免驚干后殘存溶液B對(duì)最后形成的超疏水表面 的影響，在本發(fā)明實(shí)施例中，驚干后采用普通吸水性強(qiáng)的海綿擦拭利于最后形成分布均勻 的超疏水表面。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] 步驟一、將0.5g硝酸銀晶體溶解至蒸饋水中，定容至lOOmL，攬拌均勻后得到硝酸 銀濃度為0. 〇294mol/L的溶液A;
[0033] 步驟二、將l.Hg的十四酸溶解于無(wú)水乙醇中，定容至lOOmL，攬拌均勻后得到十四 酸濃度為0. 〇5mol/L的溶液B;
[0034] 步驟Ξ、將大小為50mmX25mmX1.5mm的銅基體用水砂紙打磨，W去除銅基體表面 的氧化層，然后將打磨后的銅基體依次用蒸饋水和無(wú)水乙醇沖洗干凈，吹干待用；
[0035] 步驟四、將步驟Ξ中吹干后的銅基體放入步驟一中所述溶液A中使之發(fā)生置換反 應(yīng)，時(shí)間為30s;
[0036] 步驟五、將步驟四中得到的銅基體依次用蒸饋水和無(wú)水乙醇沖洗干凈，然后將步 驟二中所述溶液B均勻涂抹于沖洗干凈后的銅基體表面，驚干，然后用海綿輕擦該表面，得 到具有樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)超疏水表面的銅基體。
[0037] 實(shí)施例3
[0038] 步驟一、將0.85g硝酸銀晶體溶解至蒸饋水中，定容至lOOmL，攬拌均勻后得到硝酸 銀濃度為0.050mol/L的溶液A;
[0039] 步驟二、將2.2始的十四酸溶解于無(wú)水乙醇中，定容至lOOmL，攬拌均勻后得到十四 酸濃度為0. lOmol/L的溶液B;
[0040] 步驟Ξ、將大小為50mmX25mmX 1.5mm的銅基體用水砂紙打磨，&去除銅基體表面 的氧化層，然后將打磨后的銅基體依次用蒸饋水和無(wú)水乙醇沖洗干凈，吹干待用；
[0041] 步驟四、將步驟Ξ中吹干后的銅基體放入步驟一中所述溶液A中使之發(fā)生置換反 應(yīng)，時(shí)間為5s;
[0042] 步驟五、將步驟四中得到的銅基體依次用蒸饋水和無(wú)水乙醇沖洗干凈，然后將步 驟二中所述溶液B均勻涂抹于沖洗干爭(zhēng)后的銅基體表面，驚干，然后用海綿輕擦該表面，得 到具有樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)超疏水表面的銅基體。
[0043] 圖1是本實(shí)施例3制備的超疏水表面的掃描電鏡圖，從圖1中可W看出，在基底表面 上生成很多孔桐結(jié)構(gòu)，運(yùn)些孔桐結(jié)構(gòu)都是由樹(shù)枝狀的微納結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，運(yùn)可進(jìn)一步從圖2中 看出。運(yùn)些孔桐結(jié)構(gòu)的粗糖度高，極大地增加了儲(chǔ)存空氣的能力。該結(jié)構(gòu)與低表面能的十四 酸結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)了銅基體表面的超疏水性能。
[0044] 實(shí)施例4
[0045] 步驟一、將l.Og硝酸銀晶體溶解至蒸饋水中，定容至lOOmL，攬拌均勻后得到硝酸 銀濃度為0. 〇589mol/L的溶液A;
[0046] 步驟二、將6.8?的十四酸溶解于無(wú)水乙醇中，定容至lO