金属修饰的超疏水材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属修饰的超疏水材料及其制备方法，属于超疏水材料的制备领域，要解决的技术问题为如何环保、节能、高效地制备疏水材料；其包括如下步骤：S1、通过聚乳酸模板，制备锥形纳米镍；S2、将锥形纳米镍浸渍在含有金离子的镀金溶液中进行置换反应；S3、进行清洗和干燥；S4、后浸渍在十六烷基硫醇溶液中进行络合反应；S5、进行清洗和干燥，得到金属修饰的超疏水材料；金属修饰的超疏水材料为负载有巯基的金属金，且所述金属修饰的超疏水材料的表面具有山包状突起。金属修饰的超疏水材料为通过上述制备方法制备，所述金属修饰的超疏水材料为负载有巯基的金属金，且所述金属修饰的超疏水材料的表面具有山包状突起。

【技术实现步骤摘要】
金属修饰的超疏水材料及其制备方法
本专利技术涉及超疏水材料的制备领域，具体地说是一种金属修饰的超疏水材料及其制备方法。
技术介绍
疏水材料在科研和日常生活领域都有着广阔的应用前景。疏水作用主要依托于两个方面：材料具有疏水的微观形貌和表面含有疏水的物质或基团。源于荷叶表面具有良好的超疏水功能，落在荷叶上的水会因为表面张力作用形成水珠而滑落，这主要是因为叶面存在复杂的纳米或微米级的超微结构，通过超高电子显微镜下观察到，荷叶的叶面布满了一个一个的“小包”状，若水滴滴落到“小包”的接触点会达到疏水的效果。同时，在材料表面涂覆低表面能物质也是重要的疏水条件之一。生物质资源的高值转化及高效利用研究近年来越来越受重视。公开号为CA277137A1的加拿大专利，提出一种具有实际应用性的疏水方法，将暴露外表面的疏水材料添加到风机中，提高了风机的接触角，有效阻止冰在风机表面的形成。此方法具有一定的应用局限性。公开号为KR20080021128A的韩国专利，提出一种复合型疏水材料，将疏水材料分散在疏水介质中，通过反应形成非流体相来实现疏水效果。此方法操作复杂，成本偏高，对环境污染负荷较大。公开号为CN103386396的中国专利介绍了一种仿生构筑基于金属铂的超疏水材料，该方法通过激光刻蚀、王水腐蚀、浸渍在聚全氟烷基硅氧烷的乙醇溶液进行修饰，沉积达到疏水效果。此方法操作复杂，成本高，不环保。公开号CN103567456A的中国专利，提出一种金属银表面超疏水性材料，该方法选用金属铜片基材放入乙酸银溶液中进行化学反应，并用乙酸和氨水调整反应条件，再经疏水剂自组装反应得到金属银表面超疏水材料。通过调整乙酸和氨水的pH值，温度及浓度，在铜片表面形成银微纳米结构达到疏水效果。该制备方法简化了实验步骤，无需采用新配制的银氨溶液和含醛基的还原剂。但此方法采用大量溶液配制，成本偏高，且不够环保。公开号为CN1814862A的中国专利，提出一种改进金属材料表面疏水性的方法，利用高压空气流将不同目数的砂丸通过喷枪对金属表面进行喷砂处理来改变其表面形貌，然后在其表面涂覆低表面能物质，从而改变金属材料表面的润湿性，以获得疏水表面和超疏水表面。此方法具有一定的局限性，疏水材料基底成本相对较高。公开号为CN103317198A的中国专利，提出一种金属材料表面超疏水微纳米结构的一步制备方法。使用有机溶液对金属试样进行超声振动清洗，去除试样表面的油污，将经超声振动清洗得到的试样进行线切割处理，再使用有机溶剂对得到的金属试样进行超声振动清洗，去除表面的油污和反应物，最后置于恒温箱内烘干。此方法工艺周期短，是通过电极丝和金属丝之间的放电作用在金属表面生成一种微-纳米结构。然而此方法，安全系数相对较低，工作量相对繁琐，有待于一种简单、省时、安全的制备方法。公开号为CN102534694B的中国专利，提出一种铜基定向超疏水材料的制备方法，：(1)以针状的金属丝或合成纤维为模板，将模板排列在纯铝片或纯铜片上，20～200MPa压力下，压制50～100s，剥离模板后置于刻蚀试剂中浸泡5～18s，获得前躯体；(2)将前躯体置于电铸溶液中作为阴极，以铜板作为阳极，在室温、通电流的条件下，进行电铸复型，复型结束后去除所述的前躯体，获得复型产物，将复型产物置于硅烷偶联剂混合溶液中，浸泡1～2h，再在90～140℃固化1～4h，获得所述的铜基定向超疏水材料。该技术方案中选取的模板不环保，且在模板上压制铜片或铝片时需要控制压力，增加了工序的复杂性，同时，上述制备过程需有外通电流，进一步增加了工序的复杂性，增加了制备成本，且不便于操作。目前，人们多选用金属片为原料，对其进行改性处理、置换反应，使其接触角增大实现超疏水作用；或对具有接触角较大的疏水材料进行电化学沉积法溅射上金属，完成超疏水效果，上述方法存在操作复杂、污染环境、成本高的缺点。生物质资源的高值转化及高效利用研究近年来越来越受重视，选用环保的生物质基亲水材料，制备既有“山包”接触点又含有金属疏水基团的超疏水材料有着重要的现实意义和应用价值。综上，如何通过生物质资源环保、节能、高效地制备疏水材料，是需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是针对以上不足，提供一种金属修饰的超疏水材料及其制备方法，来解决如何通过生物质资源环保、节能以及高效地制备疏水材料的问题。本专利技术的技术任务是按以下方式实现的：金属修饰的超疏水材料的制备方法，包括如下步骤：S1、通过聚乳酸模板，制备锥形纳米镍；S2、将锥形纳米镍浸渍在含有金离子的镀金溶液中进行置换反应；S3、进行清洗和干燥；S4、后浸渍在十六烷基硫醇溶液中进行络合反应；S5、进行清洗和干燥，得到金属修饰的超疏水材料；金属修饰的超疏水材料为负载有巯基的金属金，且所述金属修饰的超疏水材料的表面具有山包状突起。上述步骤制备的超疏水材料，且表面具有山包状突起，满足具有疏水特性的形貌特征，同时，该超疏水材料为负载有巯基的金属金，金本身有疏水性，巯基降低了金表面的自由能，增加了疏水性。进一步地，步骤S1中通过聚乳酸模板制备锥形纳米镍包括如下步骤：S101、以聚乳酸为模板，对模板进行刻蚀得到具有孔洞的模板，然后对具有孔洞的模板依次进行敏化和活化处理，得到表面活化的模板；S102、在表面活化的模板上化学镀镍；S103、去除模板，得到锥形纳米镍。选取聚乳酸为模板，聚乳酸为生物质薄膜，为使得聚乳酸上能够镀镍并形成锥形的镍，依次对模板进行刻蚀孔洞、敏化和活化的预处理。进一步地，步骤S101中，对模板进行刻蚀的方法包括如下步骤：将模板置于浓度为2M～4M的氢氧化钠溶液中于40℃～50℃温度下浸渍5min～30min，得到具有孔洞的模板；或者，将模板置于浓度为2M～4M的氢氧化钾溶液中于40℃～50℃温度下浸渍5min～40min，得到具有孔洞的模板。选用强碱性溶液氢氧化钠或氢氧化钾对模板进行刻蚀，使得模板上具有预期的孔洞。进一步地，步骤S101中，对模板进行刻蚀后，对模板进行敏化和活化的方法包括如下步骤：S1011、将具有孔洞的模板置于主要由80mg～100mg氯化亚锡、2mL～4mL乙醇、40uL～60uL三氟乙酸以及5mL～8mL去离子水混合组成的敏化溶液中浸渍1min～10min，得到附有锡离子的模板；S1012、将敏化后的模板置于主要由150mg～250mg氯化钯、5mL～20mL去离子水以及40mg～60mg氯化钠混合组成的活化溶液中浸渍1min～10min，得到附有钯离子的模板；S1013、依次操作S1011和步骤S1012，上述过程重复2～6次，得到表面活化的模板。步骤S1011使得模板上具有二价锡离子，从而便于模板上吸附钯离子，模板上吸附有钯离子后，该模板的表面被活化，可镀上镍离子。进一步地，步骤S102中，在表面活化的模板上化学镀镍的方法包括如下步骤：将表面活化的模板置于主要由1g～3g硫酸镍、1g～3g柠檬酸钠、200mL～60mL蒸馏水以及0.3g～1g二甲基硼酸钠混合组成的化学镀溶液中浸渍0.5h～2h，得到镀有镍的模板。进一步地，步骤S103中，去除模板的方法包括如下步骤：将镀有镍的模板置于二氯甲烷溶液中浸渍5min～20min，得到锥形纳米镍。进一步地，步骤S2中，将锥形本文档来自技高网...

【技术保护点】
金属修饰的超疏水材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：S1、通过聚乳酸模板，制备锥形纳米镍；S2、将锥形纳米镍浸渍在含有金离子的镀金溶液中进行置换反应；S3、进行清洗和干燥；S4、后浸渍在十六烷基硫醇溶液中进行络合反应；S5、进行清洗和干燥，得到金属修饰的超疏水材料；金属修饰的超疏水材料为负载有巯基的金属金，且所述金属修饰的超疏水材料的表面具有山包状突起。

【技术特征摘要】
1.金属修饰的超疏水材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：S1、通过聚乳酸模板，制备锥形纳米镍；S2、将锥形纳米镍浸渍在含有金离子的镀金溶液中进行置换反应；S3、进行清洗和干燥；S4、后浸渍在十六烷基硫醇溶液中进行络合反应；S5、进行清洗和干燥，得到金属修饰的超疏水材料；金属修饰的超疏水材料为负载有巯基的金属金，且所述金属修饰的超疏水材料的表面具有山包状突起。2.根据权利要求1所述的金属修饰的超疏水材料的制备方法，其特征在于步骤S1中通过聚乳酸模板制备锥形纳米镍，包括如下步骤：S101、以聚乳酸为模板，对模板进行刻蚀得到具有孔洞的模板，然后对具有孔洞的模板依次进行敏化和活化处理，得到表面活化的模板；S102、在表面活化的模板上化学镀镍；S103、去除模板，得到锥形纳米镍。3.根据权利要求2所述的金属修饰的超疏水材料的制备方法，其特征在于步骤S101中，对模板进行刻蚀的方法包括如下步骤：将模板置于浓度为2M～4M的氢氧化钠溶液中于40℃～50℃温度下浸渍5min～30min，得到具有孔洞的模板；或者，将模板置于浓度为2M～4M的氢氧化钾溶液中于40℃～50℃温度下浸渍5min～40min，得到具有孔洞的模板。4.根据权利要求2或3所述的金属修饰的超疏水材料的制备方法，其特征在于步骤S101中，对模板进行刻蚀后，对模板进行敏化和活化的方法包括如下步骤：S1011、将具有孔洞的模板置于主要由80mg～100mg氯化亚锡、2mL～4mL乙醇、40uL～60uL三氟乙酸以及5mL～8mL去离子水混合组成的敏化溶液中浸渍1min～10min，得到附有锡离子的模板；S1012、将敏化后的模板置于主要由150mg～250mg氯化钯、5mL～20mL去离子水以及40mg～60mg氯化钠混合组成的活化溶液中浸渍1min～10min，得到附有钯离子的模板；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鑫，孔凡功，王守娟，陈洪雷，吴芹，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37