專利名稱：一種利用氯化鐵同時(shí)制備的兩種超疏水薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用氯化鐵同時(shí)制備的兩種超疏水薄膜的方法，特別涉及微/納 米結(jié)構(gòu)的十四酸銅薄膜和鑲嵌有鐵顆粒的十四酸薄膜的方法。
背景技術(shù)：
潤(rùn)濕性是固體表面的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，它主要會(huì)受到表面的化學(xué)能和微觀結(jié) 構(gòu)的影響。自然界的很多植物例如荷葉均展示了超常的超疏性能，這些葉片的表面通常都 有微納兩種尺度的結(jié)構(gòu)，而擁有了低的滾動(dòng)角和可高達(dá)150°以上的接觸角。研究人員在理 論和實(shí)驗(yàn)上對(duì)荷葉的結(jié)構(gòu)已做了大量的研究。并從物理和化學(xué)角度，關(guān)于幾何尺度，表面粗 糙度和表面能對(duì)超疏表面的濕潤(rùn)性的影響已進(jìn)行了廣泛的討論。目前，關(guān)于制備超疏材料 的方法主要有陽極氧化、電沉積、化學(xué)腐蝕、等離子刻蝕、激光處理、電紡絲、化學(xué)氣相沉積、 溶膠凝膠等等。但是，這些方法還存在一些缺點(diǎn)，例如苛刻的條件、昂貴的材料、特殊的設(shè) 備、復(fù)雜的工藝控制和模板劑的使用，這些都嚴(yán)重阻礙了其在工程中的大規(guī)模應(yīng)用。然而， 江等報(bào)道了一種簡(jiǎn)單的化學(xué)方法，采用十四酸溶液浸泡銅基板來制備超疏材料，但是所需 的周期長(zhǎng)和基底的類型有限。因此，采用一種高效、價(jià)廉、簡(jiǎn)單、方便的方法將在工業(yè)大尺度 的應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。此外，值得注意的是在以往所有制備超疏材料的方法中只能制 備出一種超疏材料薄膜。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種利用氯化鐵同時(shí)制備的兩種超疏 水薄膜的方法，是基于十四酸/無水乙醇/氯化鐵復(fù)合電解液可同時(shí)制備兩種超疏水結(jié)構(gòu) 薄膜的方法。本發(fā)明的思想在于將氯化鐵完全溶解在無水乙醇后，在磁力攪拌的條件下繼續(xù) 添加十四酸粉末使之形成混合均勻的電解液，以兩片60mmX25mmX 1. 5mm的銅片作為陽極 和陰極，在一定的電壓下電解一定的時(shí)間，在陽極上形成微/納米結(jié)構(gòu)的十四酸銅薄膜；而 在陰極上形成鑲嵌有鐵顆粒的十四酸薄膜，最后取出在蒸餾水中清洗數(shù)次后于室溫干燥， 這樣就同時(shí)制備了兩種超疏水的薄膜材料。技術(shù)方案—種利用氯化鐵同時(shí)制備的兩種超疏水薄膜的方法，其特征在于步驟如下步驟1 將氯化鐵置于無水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液，氯化鐵加入量 為 0. 02mol/L 0. 08mol/L ；步驟2 將摩爾質(zhì)量為0. 08mo 1/L 0. 5mol/L的十四酸粉末在磁力攪拌的條件下 分散在上述溶液中，使之混合均勻形成電解液；步驟3 在電解液中放入兩片銅片作為陽極和陰極，在陽極和陰極之間加載15 30V的直流電壓進(jìn)行電解，電解時(shí)間為IOmin 30min ；
步驟4:電解完成后，將陽極和陰極在蒸餾水中清洗后于室溫干燥，在陽極得到微 /納米結(jié)構(gòu)的十四酸銅薄膜，在陰極得到鑲嵌有氧化鐵顆粒的十四酸鐵薄膜。所述的兩片銅片尺寸60mmX25mmXl. 5mm。陰極和陽極銅片的接觸角均從親水性轉(zhuǎn)變成超疏水性達(dá)到160°，滾動(dòng)角小于2°。有益效果本發(fā)明提出的一種利用氯化鐵同時(shí)制備的兩種超疏水薄膜的方法，采用十四酸和 氯化鐵材料來配制電解液，涉及到采用一種簡(jiǎn)單的電化學(xué)方法在銅片基底上可同時(shí)制備出 的兩種具有微/納米結(jié)構(gòu)的超疏水薄膜，并且這兩種薄膜均具有極大的接觸角和較小的滾 動(dòng)角。是用一種簡(jiǎn)單的方法可同時(shí)制備出兩種不同的超疏薄膜材料的方法。


圖1為添加2g FeCl3 · 6H20的0. 08M/L十四酸，在電壓15V電解時(shí)間15min的掃 描電鏡圖；a 陽極掃描電鏡圖；b 陰極掃描電鏡2為添加2g FeCl3 ·6Η20的0. 5M/L十四酸，在電壓15V電解時(shí)間15min的掃描 電鏡圖；a 陽極掃描電鏡圖；b 陰極掃描電鏡3為添加2g FeCl3 ·6Η20的0. 5M/L十四酸，在電壓30V電解時(shí)間15min的掃描 電鏡圖；a 陽極掃描電鏡圖；b 陰極掃描電鏡4為添加Ig FeCl3 ·6Η20的0. 5M/L十四酸，在電壓15V電解時(shí)間30min的掃描 電鏡圖；a 陽極掃描電鏡圖；b 陰極掃描電鏡5為添加2g FeCl3 ·6Η20的0. 5M/L十四酸，在電壓15V電解時(shí)間30min的掃描 電鏡圖；a 陽極掃描電鏡圖；b 陰極掃描電鏡6為添加2g FeCl3 ·6Η20的0. 5M/L十四酸，在電壓15V電解時(shí)間IOmin的掃描 電鏡圖；a 陽極掃描電鏡圖；b 陰極掃描電鏡7為添加2g FeCl3 · 6H20的0. 08M/L十八酸，在電壓15V電解時(shí)間15min的掃 描電鏡圖；a 陽極掃描電鏡圖；b 陰極掃描電鏡圖
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述本發(fā)明所用原料有市售無水乙醇；氯化鐵分析純；十四酸；60mmX25mmXl. 5mm 銅片；蒸餾水；水砂紙。實(shí)施例一首先將2g FeCl3 ·6Η20置于150ml無水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液；其 次將2. 741g十四酸粉末在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成含 有0. 08mol/l的十四酸電解液。接著將預(yù)先用400和800粒度的水砂紙打磨并吹干的兩片 60mmX25mmXl. 5mm的銅片置于電解槽中，并將上述電解液倒入電解槽中，在15V的直流電 壓下電解，電解15min后在陽極和陰極上形成的超疏水薄膜見圖1，具體的接觸角見表1。實(shí)施例二首先將2g FeCl3 ·6Η20置于150ml無水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液；其次將17. 125g十四酸粉末在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成 含有0. 5mol/l的十四酸電解液。接著將預(yù)先用400和800粒度的水砂紙打磨并吹干的兩 片60mmX25mmX 1. 5mm的銅片置于電解槽中，并將上述電解液倒入電解槽中，在15V的直流 電壓下電解，電解15min后在陽極和陰極上形成的超疏水薄膜見圖2，具體的接觸角見表1。實(shí)施例三首先將2g FeCl3 ·6Η20置于150ml無水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液；其 次將17. 125g十四酸粉末在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成 含有0. 5mol/l的十四酸電解液。接著將預(yù)先用400和800粒度的水砂紙打磨并吹干的兩 片60mmX25mmX 1. 5mm的銅片置于電解槽中，并將上述電解液倒入電解槽中，在30V的直流 電壓下電解，電解15min后在陽極和陰極上形成的超疏水薄膜見圖3，具體的接觸角見表1。實(shí)施例四首先將Ig FeCl3 ·6Η20置于150ml無水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液；其 次將17. 125g十四酸粉末在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成 含有0. 5mol/l的十四酸電解液。接著將預(yù)先用400和800粒度的水砂紙打磨并吹干的兩 片60mmX25mmX 1. 5mm的銅片置于電解槽中，并將上述電解液倒入電解槽中，在15V的直流 電壓下電解，電解30min后在陽極和陰極上形成的超疏水薄膜見圖4，具體的接觸角見表1。實(shí)施例五首先將2g FeCl3 ·6Η20置于150ml無水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液；其 次將17. 125g十四酸粉末在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成 含有0. 5mol/l的十四酸電解液。接著將預(yù)先用400和800粒度的水砂紙打磨并吹干的兩 片60mmX25mmX 1. 5mm的銅片置于電解槽中，并將上述電解液倒入電解槽中，在15V的直流 電壓下電解，電解30min后在陽極和陰極上形成的超疏水薄膜見圖5，具體的接觸角見表1。實(shí)施例六首先將2g FeCl3 ·6Η20置于150ml無水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液；其 次將17. 125g十四酸粉末在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成 含有0. 5mol/l的十四酸電解液。接著將預(yù)先用400和800粒度的水砂紙打磨并吹干的兩 片60mmX25mmX 1. 5mm的銅片置于電解槽中，并將上述電解液倒入電解槽中，在15V的直流 電壓下電解，電解IOmin后在陽極和陰極上形成的超疏水薄膜見圖6，具體的接觸角見表1。實(shí)施例七首先將2g FeCl3 ·6Η20置于150ml無水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液；其 次將3. 414g十四酸粉末在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成含 有0. 08mol/l的十四酸電解液。接著將預(yù)先用400和800粒度的水砂紙打磨并吹干的兩片 60mmX25mmXl. 5mm的銅片置于電解槽中，并將上述電解液倒入電解槽中，在15V的直流電 壓下電解，電解15min后在陽極和陰極上形成的超疏水薄膜見圖7，具體的接觸角見表1。表1 實(shí)施例樣品的接觸角樣品實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5實(shí)施例6實(shí)施例7陽極接觸角(° )161147152162142162141權(quán)利要求
1.一種利用氯化鐵同時(shí)制備的兩種超疏水薄膜的方法，其特征在于步驟如下步驟1 將氯化鐵置于無水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液，氯化鐵加入量為 0. 02mol/L 0. 08mol/L ；步驟2 將摩爾質(zhì)量為0. 08mol/L 0. 5mol/L的十四酸粉末在磁力攪拌的條件下分散 在上述溶液中，使之混合均勻形成電解液；步驟3 在電解液中放入兩片銅片作為陽極和陰極，在陽極和陰極之間加載15 30V 的直流電壓進(jìn)行電解，電解時(shí)間為IOmin 30min ；步驟4 電解完成后，將陽極和陰極在蒸餾水中清洗后于室溫干燥，在陽極得到微/納 米結(jié)構(gòu)的十四酸銅薄膜，在陰極得到鑲嵌有氧化鐵顆粒的十四酸鐵薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氯化鐵同時(shí)制備兩種超疏水薄膜的方法，其特征在于 所述的兩片銅片尺寸60mmX25mmXl. 5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用氯化鐵同時(shí)制備兩種超疏水薄膜的方法，其特征在 于陰極和陽極銅片的接觸角均從親水性轉(zhuǎn)變成超疏水性達(dá)到160°，滾動(dòng)角小于2°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用氯化鐵同時(shí)制備的兩種超疏水薄膜的方法，特別涉及微/納米結(jié)構(gòu)的十四酸銅薄膜和鑲嵌有鐵顆粒的十四酸薄膜的方法。技術(shù)特征在于將氯化鐵和十四酸粉末分散到無水乙醇形成均勻的電解液，以兩塊60mm×25mm×1.5mm銅片作為電極，在一定的直流電壓和時(shí)間下對(duì)兩片銅片電解，在陽極上形成微/納米結(jié)構(gòu)的十四酸銅薄膜，而在陰極上形成鑲嵌有鐵顆粒的十四酸薄膜。這是首次用一種簡(jiǎn)單的方法可同時(shí)在陰極和陽極上獲得超疏水薄膜，它們具有良好的超疏性能，有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK102041535SQ201010507958
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者李峰, 耿興國(guó), 陳志 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)