一种制备银树枝超疏水表面的置换反应方法技术

本发明专利技术公开了一种制备银树枝超疏水表面的置换反应方法，该方法为：一、将硝酸银晶体溶解于蒸馏水中，搅拌均匀后得到溶液A；二、将十四酸溶解于无水乙醇中得到溶液B；三、将铜基体去除表面的氧化层，然后依次用蒸馏水和无水乙醇冲洗干净，吹干待用；四、将铜基板浸入溶液A中发生置换反应；五、步骤四中得到的铜基体依次用蒸馏水和无水乙醇冲洗干净，然后将溶液B均匀涂抹于中洗干净后的铜基体表面，晾干，然后用海绵轻擦该表面，即得。采用本发明专利技术的方法在铜基体上制备的超疏水表面，接触角可达156°以上，并且在常规条件下放置一年后超疏水性能保持稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于疏水表面材料制备
，具体涉及一种制备银树枝超疏水表面的置换反应方法。
技术介绍
纳米自然界的许多动植物都具有超疏水特性，如荷叶、芋头叶等表面具有超疏水自清洁性。受此激发，研究学者开展了超疏水特性的研究，目前这个方向已经发展成为表面科学的一个研究热点问题。超疏表面通常采用低表面能和微纳米结构相结合的方法来实现超疏特性的。超疏水材料在日常生活，工业生产，国防中有广泛的应用，在金属表面构建超疏水薄膜可以增强金属的抗腐蚀能力。随着人们对超疏水表面的深入研究，许多制备方法不断涌现，如电沉积、化学气相沉积、等离子刻蚀、阳极氧化、化学腐蚀、激光处理、电纺丝、溶胶凝胶等等。然而，这些方法还存在一些缺点，例如昂贵的材料、复杂的工艺控制和需要使用模板剂，这些都严重阻碍了其在工程中的大规模应用。近年来，树枝结构的超疏水表面在超疏领域备受关注，超疏领域中金属树枝结构的相关文献虽逐渐增多，但是，现有技术中研究人员将树枝结构应用到超疏领域的成功案例却很少，大多处于研究阶段，虽也出现了少量超疏表面具有金属树枝结构的报道，例如，Wang等通过电流交换反应技术在硅片上沉积了金属金，反应过程复杂，60分钟后才得到了树枝状的微/纳米双层粗糙结构，表面经十二烷硫醇修饰后，呈现超疏水性，但是这种方式工艺较为繁琐，而且制备条件苛刻，反应时间长。由于本领域技术人员在制备银树枝超疏水表面还面临很大难题，而本专利技术很好的解决了这样的问题，成功的利用简单的置换方法、快速地制备出银树枝超疏水表面，同时使获得的超疏水表面具有良好的性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种方法简单，制备时间短，成本低，易于实现大尺度的工业化生产要求的在铜基体上制备银树枝超疏水表面的置换反应方法，采用该方法制备的银树枝结构的超疏水表面，接触角可达156°以上。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种制备银树枝超疏水表面的置换反应方法，该方法包括以下步骤：步骤一、将硝酸银晶体溶解于蒸馏水中，搅拌均匀后得到溶液A；所述溶液A中硝酸银的浓度为0.003mol/L～0.177mol/L；步骤二、将十四酸溶解于无水乙醇中，搅拌均匀后得到溶液B；所述溶液B中十四酸的浓度为0.05mol/L～0.3mol/L；步骤三、将铜基体用水砂纸打磨，以去除铜基体表面的氧化层，然后将打磨后的铜基体依次用蒸馏水和无水乙醇冲洗干净，吹干待用；步骤四、将步骤三中吹干后的铜基体放入步骤一中所述溶液A中使之发生置换反应，时间为2s～50s；步骤五、将步骤四中得到的铜基体依次用蒸馏水和无水乙醇冲洗干净，然后将步骤二中所述溶液B均匀涂抹于冲洗干净后的铜基体表面，晾干，然后用海绵轻擦该表面，得到具有树枝状结构超疏水表面的铜基体。上述的一种制备银树枝超疏水表面的置换反应方法，步骤一中所述溶液A中硝酸银的浓度为0.05mol/L。上述的一种制备银树枝超疏水表面的置换反应方法，步骤二中所述溶液B中十四酸的浓度为0.1mol/L。上述的一种制备银树枝超疏水表面的置换反应方法，步骤四中所述置换反应的时间为5s。上述的一种制备银树枝超疏水表面的置换反应方法，步骤三中所述将铜基体去除表面的氧化层是利用水砂纸打磨铜基体表面。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术的方法简单，制备时间短，操作简单，成本低，效率高，本发明可以同时制备出多个铜基板的超疏表面，比采用其他方法(如电化学)更加经济，方便，快捷，同时既没有利用电源也没有利用价格昂贵的氟硅烷进行修饰；另外，采用含有硝酸银的蒸馏水溶液与铜基板发生置换反应，成功地制备出银树枝结构的超疏水表面，还属首创，值得推广应用。2、本专利技术宽化了十四酸浓度范围，采用海绵轻擦后即可得到分布均匀的超疏水表面，重复性极大提高，易于实现大尺度的低成本的工业化生产要求。3、本专利技术的方法比同类的电化学方法更加快速，置换反应2～50s即可。4、采用本专利技术的方法在铜基体上制备的银树枝结构的超疏水表面，接触角可达156°以上，并且在常规条件下放置一年后超疏水性能保持稳定。附图说明图1是本专利技术实施例3制备的超疏水表面的扫描电镜图；图2是本专利技术实施例3制备的超疏水表面的放大后的扫描电镜图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1步骤一、将0.05g硝酸银晶体溶解至蒸馏水中，定容至100mL，搅拌均匀后得到硝酸银浓度为0.003mol/L的溶液A；步骤二、将2.28g的十四酸溶解于无水乙醇中，定容至100mL，搅拌均匀后得到十四酸浓度为0.1mol/L的溶液B；步骤三、将大小为50mm×25mm×1.5mm的铜基体用水砂纸打磨，以去除铜基体表面的氧化层，然后将打磨后的铜基体依次用蒸馏水和无水乙醇冲洗干净，吹干待用；步骤四、将步骤三中吹干后的铜基体放入步骤一中所述溶液A中使之发生置换反应，时间为50s；步骤五、将步骤四中得到的铜基体依次用蒸馏水和无水乙醇冲洗干争，然后将步骤二中所述溶液B均匀涂抹于冲洗干争后的铜基体表面，晾干，然后用海绵轻擦该表面，得到具有树枝状结构超疏水表面的铜基体。需要说明的是，在步骤五中，为了避免晾干后残存溶液B对最后形成的超疏水表面的影响，在本专利技术实施例中，晾干后采用普通吸水性强的海绵擦拭利于最后形成分布均匀的超疏水表面。实施例2步骤一、将0.5g硝酸银晶体溶解至蒸馏水中，定容至100mL，搅拌均匀后得到硝酸银浓度为0.0294mol/L的溶液A；步骤二、将1.14g的十四酸溶解于无水乙醇中，定容至100mL，搅拌均匀后得到十四酸浓度为0.05mol/L的溶液B；步骤三、将大小为50mm×25mm×1.5mm的铜基体用水砂纸打磨，以去除铜基体表面的氧化层，然后将打磨后的铜基体依次用蒸馏水和无水乙醇冲洗干净，吹干待用；步骤四、将步骤三中吹干后的铜基体放入步骤一中所述溶液A中使之发生置换反应，时间为30s；步骤五、将步骤四中得到的铜基体依次用蒸馏水和无水乙醇冲洗干净，然后将步骤二中所述溶液B均匀涂抹于冲洗干净后的铜基体表面，晾干，然后用海绵轻擦该表面，得到具有树枝状结构超疏水表面的铜基体。...

【技术保护点】
一种制备银树枝超疏水表面的置换反应方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将硝酸银晶体溶解于蒸馏水中，搅拌均匀后得到溶液A；所述溶液A中硝酸银的浓度为0.003mol/L～0.177mol/L；步骤二、将十四酸溶解于无水乙醇中，搅拌均匀后得到溶液B；所述溶液B中十四酸的浓度为0.05mol/L～0.3mol/L；步骤三、将铜基体去除表面的氧化层，然后将铜基体依次用蒸馏水和无水乙醇冲洗干净，吹干待用；步骤四、将步骤三中吹干后的铜基体放入步骤一中所述溶液A中使之发生置换反应，时间为2～50s；步骤五、将步骤四中得到的铜基体依次用蒸馏水和无水乙醇冲洗干净，然后将步骤二中所述溶液B均匀涂抹于冲洗干净后的铜基体表面，晾干，然后用海绵轻擦该表面，得到具有树枝状结构超疏水表面的铜基体。

【技术特征摘要】
1.一种制备银树枝超疏水表面的置换反应方法，其特征在于，该方法包
括以下步骤：
步骤一、将硝酸银晶体溶解于蒸馏水中，搅拌均匀后得到溶液A；所述溶
液A中硝酸银的浓度为0.003mol/L～0.177mol/L；
步骤二、将十四酸溶解于无水乙醇中，搅拌均匀后得到溶液B；所述溶液
B中十四酸的浓度为0.05mol/L～0.3mol/L；
步骤三、将铜基体去除表面的氧化层，然后将铜基体依次用蒸馏水和无水
乙醇冲洗干净，吹干待用；
步骤四、将步骤三中吹干后的铜基体放入步骤一中所述溶液A中使之发生
置换反应，时间为2～50s；
步骤五、将步骤四中得到的铜基体依次用蒸馏水和无水乙醇冲洗干净，然
后将步骤二中所述溶液B均...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝丽梅，闫小乐，庞绍芳，解忧，左瑜杰，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61