一種制備銀樹枝超疏水表面的置換反應方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于疏水表面材料制備技術領域，具體設及一種制備銀樹枝超疏水表面的 置換反應方法。
【背景技術】
[0002] 納米自然界的許多動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，研究學者開展了超疏水特性的研究，目前運個方向已經發展成為表面 科學的一個研究熱點問題。超疏表面通常采用低表面能和微納米結構相結合的方法來實現 超疏特性的。超疏水材料在日常生活，工業生產，國防中有廣泛的應用，在金屬表面構建超 疏水薄膜可W增強金屬的抗腐蝕能力。
[0003] 隨著人們對超疏水表面的深入研究，許多制備方法不斷涌現，如電沉積、化學氣相 沉積、等離子刻蝕、陽極氧化、化學腐蝕、激光處理、電紡絲、溶膠凝膠等等。然而，運些方法 還存在一些缺點，例如昂貴的材料、復雜的工藝控制和需要使用模板劑，運些都嚴重阻礙了 其在工程中的大規模應用。
[0004] 近年來，樹枝結構的超疏水表面在超疏領域備受關注，超疏領域中金屬樹枝結構 的相關文獻雖逐漸增多，但是，現有技術中研究人員將樹枝結構應用到超疏領域的成功案 例卻很少，大多處于研究階段，雖也出現了少量超疏表面具有金屬樹枝結構的報道，例如， Wang等通過電流交換反應技術在娃片上沉積了金屬金，反應過程復雜，60分鐘后才得到了 樹枝狀的微/納米雙層粗糖結構，表面經十二燒硫醇修飾后，呈現超疏水性，但是運種方式 工藝較為繁瑣，而且制備條件苛刻，反應時間長。由于本領域技術人員在制備銀樹枝超疏水 表面還面臨很大難題，而本發明很好的解決了運樣的問題，成功的利用簡單的置換方法、快 速地制備出銀樹枝超疏水表面，同時使獲得的超疏水表面具有良好的性能。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種方法簡單， 制備時間短，成本低，易于實現大尺度的工業化生產要求的在銅基體上制備銀樹枝超疏水 表面的置換反應方法，采用該方法制備的銀樹枝結構的超疏水表面，接觸角可達156° W上。
[0006] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種制備銀樹枝超疏水表面的 置換反應方法，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中使之發生置換反 應，時間為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 到具有樹枝狀結構超疏水表面的銅基體。
[0012] 上述的一種制備銀樹枝超疏水表面的置換反應方法，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枝超疏水表面的置換反應方法，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枝超疏水表面的置換反應方法，步驟四中所述置換反應的時 間為5s。
[0015] 上述的一種制備銀樹枝超疏水表面的置換反應方法，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] 本發明與現有技術相比具有W下優點：
[0017] 1、本發明的方法簡單，制備時間短，操作簡單，成本低，效率高，本發明可W同時制 備出多個銅基板的超疏表面，比采用其他方法(如電化學)更加經濟，方便，快捷，同時既沒 有利用電源也沒有利用價格昂貴的氣硅烷進行修飾；另外，采用含有硝酸銀的蒸饋水溶液 與銅基板發生置換反應，成功地制備出銀樹枝結構的超疏水表面，還屬首創，值得推廣應 用。
[0018] 2、本發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，重復性極大提高，易于實現大尺度的低成本的工業化生產要求。
[0019] 3、本發明的方法比同類的電化學方法更加快速，置換反應2~50s即可。
[0020] 4、采用本發明的方法在銅基體上制備的銀樹枝結構的超疏水表面，接觸角可達 156° W上，并且在常規條件下放置一年后超疏水性能保持穩定。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發明實施例3制備的超疏水表面的掃描電鏡圖；
[0022] 圖2是本發明實施例3制備的超疏水表面的放大后的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0023] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，W下結合實施例，對本發明 進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋本發明，并不用于 限定本發明。
[0024] 實施例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中使之發生置換反 應，時間為50s;
[0029] 步驟五、將步驟四中得到的銅基體依次用蒸饋水和無水乙醇沖洗干爭，然后將步 驟二中所述溶液B均勻涂抹于沖洗干爭后的銅基體表面，驚干，然后用海綿輕擦該表面，得 到具有樹枝狀結構超疏水表面的銅基體。
[0030] 需要說明的是，在步驟五中，為了避免驚干后殘存溶液B對最后形成的超疏水表面 的影響，在本發明實施例中，驚干后采用普通吸水性強的海綿擦拭利于最后形成分布均勻 的超疏水表面。
[0031] 實施例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中使之發生置換反 應，時間為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 到具有樹枝狀結構超疏水表面的銅基體。
[0037] 實施例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中使之發生置換反 應，時間為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后的銅基體表面，驚干，然后用海綿輕擦該表面，得 到具有樹枝狀結構超疏水表面的銅基體。
[0043] 圖1是本實施例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 上生成很多孔桐結構，運些孔桐結構都是由樹枝狀的微納結構構成的，運可進一步從圖2中 看出。運些孔桐結構的粗糖度高，極大地增加了儲存空氣的能力。該結構與低表面能的十四 酸結合，從而實現了銅基體表面的超疏水性能。
[0044] 實施例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?的十四酸溶解于無水乙醇中，定容至lO