一种金属银表面超疏水性材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种金属银表面超疏水性材料及其制备方法，该方法包括：将表面清洗干净的金属铜片基材放入配置好的0.01～0.1mol/L乙酸银溶液中进行化学反应，并用乙酸和氨水调整其PH至4～6，反应时间为1～60min，反应温度10～90℃；然后再经过疏水剂自组装反应后得到金属银表面超疏水性材料。本发明提供的金属银表面超疏水性材料的制备方法在化学反应一步骤中将金属铜片基材直接与乙酸银溶液反应，通过用乙酸和氨水调整PH值，温度及浓度，在铜片表面形成银微纳米结构，且乙酸根配位离子较好地控制了反应速率；相比于现有的方法而言简化了步骤，不必采用新配置的银氨溶液和含醛基的还原剂。
【专利说明】一种金属银表面超疏水性材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属材料【技术领域】的贵金属超疏水表面及其制备方法，特别涉及一种金属银表面超疏水性材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]超疏水表面是指接触角大于150°的表面,超疏水表面主要由两个因素来控制,一个是表面形貌，另一个是表面的化学状态。由于超疏水表面具有防水、防雾、自清洁等特点，目前在基础研究和工业应用中具有重要意义，已经引起了广泛的关注。
[0003]在中国申请号为“200810063478.3”名称为“制备超疏水高反光材料的方法”的发明专利申请中和中国申请号为“200810034864.X”名称为“疏水性银表面的制备方法”的发明专利申请中都涉及了金属银的超疏水表面的制备方法，该方法中使用了银氨溶液和含醛基的还原剂。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种金属银表面超疏水性材料及其制备方法，该制备方法相对于目前常用的金属银超疏水表面的制备方法而言简化了步骤，即不必采用新配置的银氨溶液和含醛基的还原剂。该方法的主要步骤是:首先用除油和去除氧化物后的金属铜片基材直接与乙酸银溶液反应，通过用乙酸和氨水调整PH值，温度及浓度，在铜片表面形成银微纳米结构，且乙酸根配位离子较好地控制了反应速率，然后再利用化学自组装原理在银微纳米结构表面组装一层有机硫醇类疏水物质，从而得到金属银表面超疏水性材料，达到整个材料的超疏水性。
[0005]本发明的技术方案如下:
一种金属银表面超疏水性材料的制备方法，该方法包括:将表面清洗干净的金属铜片基材放入配置好的0.01?0.lmol/L乙酸银溶液中进行化学反应，并用乙酸和氨水调整其PH至4?6，反应时间为I?60min，反应温度10?90°C;然后再经过疏水剂自组装反应后得到金属银表面超疏水性材料。
[0006]进一步地，所述金属铜片基材在乙酸银溶液中进行化学反应的更常用的温度进一步为25?35°C，PH值为4?5。
[0007]进一步优选，所述乙酸银溶液的浓度进一步为0.02?0.lmol/L。
[0008]所述疏水剂自组装反应可采用目前任何常用手段，本发明优选的疏水剂自组装反应为:将化学反应后得到的金属铜片洗涤、干燥，然后浸入浓度为0.01?0.05mol/L的疏水剂中，并对其加热进行自组装反应，反应温度为30?120°C，反应时间为I?120 min。其中，洗涤、干燥可采用任何业内常用手段。
[0009]以上优选所述疏水剂选自C8-C22的长链烷基硫醇、含氟硫醇中的一种或两种以上。
[0010]由于对环境友好的无氟疏水剂为目前的发展趋势，进一步优选所述疏水剂选自正十二硫醇、正十四硫醇、正十六硫醇、正十八硫醇或正二十硫醇中的一种或两种以上。
[0011]金属铜片基材的表面清洗可采用目前任何业内常用手段，本发明优选所述金属铜片基材的表面清洗为进行表面除油处理和酸洗处理，其中表面除油处理是指将金属铜片基材表面粘附的油污等有机物质去除的处理工序；酸洗处理是指将金属铜片基材表面的氧化物层用酸液去除的工序。表面除油和酸洗处理不限制先后顺序，但通常先进行表面除油处理，再进行酸洗处理。
[0012]本发明还提供一种由上述制备方法制备的金属银表面超疏水性材料，该材料形成于金属铜基材表面，其包括银微纳米表面粗糙结构和疏水薄膜，其中，疏水薄膜自组装于所述银微纳米结构表面。
[0013]优选所述疏水薄膜厚度为4?20nm，使其仍能保持原有微纳米结构形貌。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
本发明提供的金属银表面超疏水性材料的制备方法在化学反应一步骤中将金属铜片基材直接与乙酸银溶液反应，通过用乙酸和氨水调整PH值，温度及浓度，在铜片表面形成银微纳米结构，且乙酸根配位离子较好地控制了反应速率；相比于现有的方法而言简化了步骤，不必采用新配置的银氨溶液和含醛基的还原剂。
【具体实施方式】
[0015]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0016]实施例1
本实施例采用以下方法制备金属银表面超疏水性材料:
(1)选取金属铜片基材，将其表面依次进行除油、酸洗处理；
(2)将(I)步骤清洗后的金属铜片基材置于0.02 mol/L乙酸银化学溶液中进行化学反应，用氨水和乙酸调PH至5，化学反应温度为35°C，化学反应时间为15min ；
(3)经(2)步骤中化学反应后得到的金属铜片用去离子水洗涤干净，之后干燥，然后置于0.015mol/L的正十六硫醇溶液中，置于100°C烘箱中反应30min，得到金属银表面超疏水性材料。
[0017]将上述制备的金属银表面超疏水性材料表面进行SEM观察，结果表明金属银表面呈I?1.5iim的银团簇，银团簇由20-60nm的银粒子构成；用德国产接触角仪0CA20，4 y L水滴进行疏水实验，结果表明其接触角为160°。
[0018]实施例2
本实施例采用以下方法制备金属银表面超疏水性材料:
(1)选取金属铜片基材，将其表面依次进行除油、酸洗处理；
(2)将(I)步骤清洗后的金属铜片基材置于0.10 mol/L乙酸银化学溶液中进行化学反应，该用氨水和醋酸调PH至4，化学反应温度为25°C，化学反应时间为Imin ；
(3)经(2)步骤中化学反应后得到的金属铜片用去离子水洗涤干净，之后干燥，然后置于0.05mol/L的正十六硫醇溶液中，置于100°C烘箱中反应30min，然后得到金属银表面超疏水性材料。[0019]将上述制备的金属银表面超疏水性材料表面进行SEM观察，结果表明金属银表面呈300?700nm尺寸的叶片状结构；用德国产接触角仪0CA20，4y L水滴进行疏水实验，结果表明其接触角大于150°。
[0020]实施例3
本实施例采用以下方法制备金属银表面超疏水性材料:
(1)选取金属铜片基材，将其表面依次进行除油、酸洗处理；
(2)将(I)步骤清洗后的金属铜片基材置于0.02 mol/L乙酸银化学溶液中进行化学反应，用氨水和醋酸调PH至4，化学反应温度为25°C，化学反应时间为Ih ；
(3)经(2)步骤中化学反应后得到的金属铜片用去离子水洗涤干净，之后干燥，然后置于0.03mol/L的正二十硫醇溶液中，置于100°C烘箱中反应30min，得到金属银表面超疏水性材料。
[0021]将上述制备金属银表面超疏水性材料表面进行SEM观察，结果表明金属银表面呈300?400nm尺寸的球状结构；用德国产接触角仪0CA20，4 y L水滴进行疏水实验，结果表明其接触角大于150°。
[0022]经过本发明的教导，本领域的技术人员可以理解，本发明所列举的各原料和方法都能实现本发明，以及各原料和工艺的上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
【权利要求】
1.一种金属银表面超疏水性材料的制备方法，其特征在于，该方法包括:将表面清洗干净的金属铜片基材放入配置好的0.0l?0.lmol/L乙酸银溶液中进行化学反应，并用乙酸和氨水调整其PH至4?6，反应时间为I?60min，反应温度10?90°C ;然后再经过疏水剂自组装反应后得到金属银表面超疏水性材料。
2.根据权利要求1所述的金属银表面超疏水性材料的制备方法，其特征在于，所述金属铜片基材在乙酸银溶液中进行化学反应的温度进一步为25?35°C，PH值为4?5。
3.根据权利要求1所述的金属银表面超疏水性材料的制备方法，其特征在于，所述乙酸银溶液的浓度进一步为0.02?0.lmol/L。
4.根据权利要求1所述的金属银表面超疏水性材料的制备方法，其特征在于，所述疏水剂自组装反应为:将化学反应后得到的金属铜片洗涤、干燥，然后浸入浓度为0.01?0.05mol/L的疏水剂中，并对其加热进行自组装反应，反应温度为30?120°C，反应时间为I ?120 min。
5.根据权利要求1或4所述的金属银表面超疏水性材料的制备方法，其特征在于，所述疏水剂选自C8-C22的长链烷基硫醇、含氟硫醇中的一种或两种以上。
6.根据权利要求5所述的金属银表面超疏水性材料的制备方法，其特征在于，所述疏水剂选自正十二硫醇、正十四硫醇、正十六硫醇、正十八硫醇或正二十硫醇中的一种或两种以上。
7.根据权利要求1所述的金属银表面超疏水性材料的制备方法，其特征在于，所述金属铜片基材的表面清洗为依次进行表面除油处理和酸洗处理。
8.一种由权利要求1-7中任一所述的制备方法制备的金属银表面超疏水性材料，其特征在于，该材料形成于金属铜基材表面，其包括银微纳米表面粗糙结构和疏水薄膜，其中，疏水薄膜自组装于所述银微纳米结构表面。
9.根据权利要求8所述的一种金属银表面超疏水性材料，其特征在于，所述疏水薄膜厚度为4?20nm。
【文档编号】B22F1/02GK103567456SQ201310463063
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月8日 优先权日:2013年10月8日
【发明者】余喆吟, 李明, 徐岚, 吴蕴雯, 李义 申请人:上海交通大学