一種金屬銀表面超疏水性材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬銀表面超疏水性材料及其制備方法，該方法包括：將表面清洗干凈的金屬銅片基材放入配置好的0.01～0.1mol/L乙酸銀溶液中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并用乙酸和氨水調(diào)整其PH至4～6，反應(yīng)時(shí)間為1～60min，反應(yīng)溫度10～90℃；然后再經(jīng)過疏水劑自組裝反應(yīng)后得到金屬銀表面超疏水性材料。本發(fā)明提供的金屬銀表面超疏水性材料的制備方法在化學(xué)反應(yīng)一步驟中將金屬銅片基材直接與乙酸銀溶液反應(yīng)，通過用乙酸和氨水調(diào)整PH值，溫度及濃度，在銅片表面形成銀微納米結(jié)構(gòu)，且乙酸根配位離子較好地控制了反應(yīng)速率；相比于現(xiàn)有的方法而言簡(jiǎn)化了步驟，不必采用新配置的銀氨溶液和含醛基的還原劑。
【專利說明】一種金屬銀表面超疏水性材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬材料【技術(shù)領(lǐng)域】的貴金屬超疏水表面及其制備方法，特別涉及一種金屬銀表面超疏水性材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超疏水表面是指接觸角大于150°的表面,超疏水表面主要由兩個(gè)因素來控制,一個(gè)是表面形貌，另一個(gè)是表面的化學(xué)狀態(tài)。由于超疏水表面具有防水、防霧、自清潔等特點(diǎn)，目前在基礎(chǔ)研究和工業(yè)應(yīng)用中具有重要意義，已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。
[0003]在中國(guó)申請(qǐng)?zhí)枮椤?00810063478.3”名稱為“制備超疏水高反光材料的方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)中和中國(guó)申請(qǐng)?zhí)枮椤?00810034864.X”名稱為“疏水性銀表面的制備方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)中都涉及了金屬銀的超疏水表面的制備方法，該方法中使用了銀氨溶液和含醛基的還原劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種金屬銀表面超疏水性材料及其制備方法，該制備方法相對(duì)于目前常用的金屬銀超疏水表面的制備方法而言簡(jiǎn)化了步驟，即不必采用新配置的銀氨溶液和含醛基的還原劑。該方法的主要步驟是:首先用除油和去除氧化物后的金屬銅片基材直接與乙酸銀溶液反應(yīng)，通過用乙酸和氨水調(diào)整PH值，溫度及濃度，在銅片表面形成銀微納米結(jié)構(gòu)，且乙酸根配位離子較好地控制了反應(yīng)速率，然后再利用化學(xué)自組裝原理在銀微納米結(jié)構(gòu)表面組裝一層有機(jī)硫醇類疏水物質(zhì)，從而得到金屬銀表面超疏水性材料，達(dá)到整個(gè)材料的超疏水性。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種金屬銀表面超疏水性材料的制備方法，該方法包括:將表面清洗干凈的金屬銅片基材放入配置好的0.01?0.lmol/L乙酸銀溶液中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并用乙酸和氨水調(diào)整其PH至4?6，反應(yīng)時(shí)間為I?60min，反應(yīng)溫度10?90°C;然后再經(jīng)過疏水劑自組裝反應(yīng)后得到金屬銀表面超疏水性材料。
[0006]進(jìn)一步地，所述金屬銅片基材在乙酸銀溶液中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的更常用的溫度進(jìn)一步為25?35°C，PH值為4?5。
[0007]進(jìn)一步優(yōu)選，所述乙酸銀溶液的濃度進(jìn)一步為0.02?0.lmol/L。
[0008]所述疏水劑自組裝反應(yīng)可采用目前任何常用手段，本發(fā)明優(yōu)選的疏水劑自組裝反應(yīng)為:將化學(xué)反應(yīng)后得到的金屬銅片洗滌、干燥，然后浸入濃度為0.01?0.05mol/L的疏水劑中，并對(duì)其加熱進(jìn)行自組裝反應(yīng)，反應(yīng)溫度為30?120°C，反應(yīng)時(shí)間為I?120 min。其中，洗滌、干燥可采用任何業(yè)內(nèi)常用手段。
[0009]以上優(yōu)選所述疏水劑選自C8-C22的長(zhǎng)鏈烷基硫醇、含氟硫醇中的一種或兩種以上。
[0010]由于對(duì)環(huán)境友好的無氟疏水劑為目前的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)一步優(yōu)選所述疏水劑選自正十二硫醇、正十四硫醇、正十六硫醇、正十八硫醇或正二十硫醇中的一種或兩種以上。
[0011]金屬銅片基材的表面清洗可采用目前任何業(yè)內(nèi)常用手段，本發(fā)明優(yōu)選所述金屬銅片基材的表面清洗為進(jìn)行表面除油處理和酸洗處理，其中表面除油處理是指將金屬銅片基材表面粘附的油污等有機(jī)物質(zhì)去除的處理工序；酸洗處理是指將金屬銅片基材表面的氧化物層用酸液去除的工序。表面除油和酸洗處理不限制先后順序，但通常先進(jìn)行表面除油處理，再進(jìn)行酸洗處理。
[0012]本發(fā)明還提供一種由上述制備方法制備的金屬銀表面超疏水性材料，該材料形成于金屬銅基材表面，其包括銀微納米表面粗糙結(jié)構(gòu)和疏水薄膜，其中，疏水薄膜自組裝于所述銀微納米結(jié)構(gòu)表面。
[0013]優(yōu)選所述疏水薄膜厚度為4?20nm，使其仍能保持原有微納米結(jié)構(gòu)形貌。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明提供的金屬銀表面超疏水性材料的制備方法在化學(xué)反應(yīng)一步驟中將金屬銅片基材直接與乙酸銀溶液反應(yīng)，通過用乙酸和氨水調(diào)整PH值，溫度及濃度，在銅片表面形成銀微納米結(jié)構(gòu)，且乙酸根配位離子較好地控制了反應(yīng)速率；相比于現(xiàn)有的方法而言簡(jiǎn)化了步驟，不必采用新配置的銀氨溶液和含醛基的還原劑。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)該理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。在實(shí)際應(yīng)用中本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明做出的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0016]實(shí)施例1
本實(shí)施例采用以下方法制備金屬銀表面超疏水性材料:
(1)選取金屬銅片基材，將其表面依次進(jìn)行除油、酸洗處理；
(2)將(I)步驟清洗后的金屬銅片基材置于0.02 mol/L乙酸銀化學(xué)溶液中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，用氨水和乙酸調(diào)PH至5，化學(xué)反應(yīng)溫度為35°C，化學(xué)反應(yīng)時(shí)間為15min ；
(3)經(jīng)(2)步驟中化學(xué)反應(yīng)后得到的金屬銅片用去離子水洗滌干凈，之后干燥，然后置于0.015mol/L的正十六硫醇溶液中，置于100°C烘箱中反應(yīng)30min，得到金屬銀表面超疏水性材料。
[0017]將上述制備的金屬銀表面超疏水性材料表面進(jìn)行SEM觀察，結(jié)果表明金屬銀表面呈I?1.5iim的銀團(tuán)簇，銀團(tuán)簇由20-60nm的銀粒子構(gòu)成；用德國(guó)產(chǎn)接觸角儀0CA20，4 y L水滴進(jìn)行疏水實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明其接觸角為160°。
[0018]實(shí)施例2
本實(shí)施例采用以下方法制備金屬銀表面超疏水性材料:
(1)選取金屬銅片基材，將其表面依次進(jìn)行除油、酸洗處理；
(2)將(I)步驟清洗后的金屬銅片基材置于0.10 mol/L乙酸銀化學(xué)溶液中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，該用氨水和醋酸調(diào)PH至4，化學(xué)反應(yīng)溫度為25°C，化學(xué)反應(yīng)時(shí)間為Imin ；
(3)經(jīng)(2)步驟中化學(xué)反應(yīng)后得到的金屬銅片用去離子水洗滌干凈，之后干燥，然后置于0.05mol/L的正十六硫醇溶液中，置于100°C烘箱中反應(yīng)30min，然后得到金屬銀表面超疏水性材料。[0019]將上述制備的金屬銀表面超疏水性材料表面進(jìn)行SEM觀察，結(jié)果表明金屬銀表面呈300?700nm尺寸的葉片狀結(jié)構(gòu)；用德國(guó)產(chǎn)接觸角儀0CA20，4y L水滴進(jìn)行疏水實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明其接觸角大于150°。
[0020]實(shí)施例3
本實(shí)施例采用以下方法制備金屬銀表面超疏水性材料:
(1)選取金屬銅片基材，將其表面依次進(jìn)行除油、酸洗處理；
(2)將(I)步驟清洗后的金屬銅片基材置于0.02 mol/L乙酸銀化學(xué)溶液中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，用氨水和醋酸調(diào)PH至4，化學(xué)反應(yīng)溫度為25°C，化學(xué)反應(yīng)時(shí)間為Ih ；
(3)經(jīng)(2)步驟中化學(xué)反應(yīng)后得到的金屬銅片用去離子水洗滌干凈，之后干燥，然后置于0.03mol/L的正二十硫醇溶液中，置于100°C烘箱中反應(yīng)30min，得到金屬銀表面超疏水性材料。
[0021]將上述制備金屬銀表面超疏水性材料表面進(jìn)行SEM觀察，結(jié)果表明金屬銀表面呈300?400nm尺寸的球狀結(jié)構(gòu)；用德國(guó)產(chǎn)接觸角儀0CA20，4 y L水滴進(jìn)行疏水實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明其接觸角大于150°。
[0022]經(jīng)過本發(fā)明的教導(dǎo)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明所列舉的各原料和方法都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，以及各原料和工藝的上下限取值、區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬銀表面超疏水性材料的制備方法，其特征在于，該方法包括:將表面清洗干凈的金屬銅片基材放入配置好的0.0l?0.lmol/L乙酸銀溶液中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并用乙酸和氨水調(diào)整其PH至4?6，反應(yīng)時(shí)間為I?60min，反應(yīng)溫度10?90°C ;然后再經(jīng)過疏水劑自組裝反應(yīng)后得到金屬銀表面超疏水性材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬銀表面超疏水性材料的制備方法，其特征在于，所述金屬銅片基材在乙酸銀溶液中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的溫度進(jìn)一步為25?35°C，PH值為4?5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬銀表面超疏水性材料的制備方法，其特征在于，所述乙酸銀溶液的濃度進(jìn)一步為0.02?0.lmol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬銀表面超疏水性材料的制備方法，其特征在于，所述疏水劑自組裝反應(yīng)為:將化學(xué)反應(yīng)后得到的金屬銅片洗滌、干燥，然后浸入濃度為0.01?0.05mol/L的疏水劑中，并對(duì)其加熱進(jìn)行自組裝反應(yīng)，反應(yīng)溫度為30?120°C，反應(yīng)時(shí)間為I ?120 min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的金屬銀表面超疏水性材料的制備方法，其特征在于，所述疏水劑選自C8-C22的長(zhǎng)鏈烷基硫醇、含氟硫醇中的一種或兩種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬銀表面超疏水性材料的制備方法，其特征在于，所述疏水劑選自正十二硫醇、正十四硫醇、正十六硫醇、正十八硫醇或正二十硫醇中的一種或兩種以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬銀表面超疏水性材料的制備方法，其特征在于，所述金屬銅片基材的表面清洗為依次進(jìn)行表面除油處理和酸洗處理。
8.一種由權(quán)利要求1-7中任一所述的制備方法制備的金屬銀表面超疏水性材料，其特征在于，該材料形成于金屬銅基材表面，其包括銀微納米表面粗糙結(jié)構(gòu)和疏水薄膜，其中，疏水薄膜自組裝于所述銀微納米結(jié)構(gòu)表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種金屬銀表面超疏水性材料，其特征在于，所述疏水薄膜厚度為4?20nm。
【文檔編號(hào)】B22F1/02GK103567456SQ201310463063
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】余喆吟, 李明, 徐嵐, 吳蘊(yùn)雯, 李義 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)