一种制备银树枝超疏水表面的置换反应方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于疏水表面材料制备技术领域，具体设及一种制备银树枝超疏水表面的 置换反应方法。
【背景技术】
[0002] 纳米自然界的许多动植物都具有超疏水特性，如荷叶、芋头叶等表面具有超疏水 自清洁性。受此激发，研究学者开展了超疏水特性的研究，目前运个方向已经发展成为表面 科学的一个研究热点问题。超疏表面通常采用低表面能和微纳米结构相结合的方法来实现 超疏特性的。超疏水材料在日常生活，工业生产，国防中有广泛的应用，在金属表面构建超 疏水薄膜可W增强金属的抗腐蚀能力。
[0003] 随着人们对超疏水表面的深入研究，许多制备方法不断涌现，如电沉积、化学气相 沉积、等离子刻蚀、阳极氧化、化学腐蚀、激光处理、电纺丝、溶胶凝胶等等。然而，运些方法 还存在一些缺点，例如昂贵的材料、复杂的工艺控制和需要使用模板剂，运些都严重阻碍了 其在工程中的大规模应用。
[0004] 近年来，树枝结构的超疏水表面在超疏领域备受关注，超疏领域中金属树枝结构 的相关文献虽逐渐增多，但是，现有技术中研究人员将树枝结构应用到超疏领域的成功案 例却很少，大多处于研究阶段，虽也出现了少量超疏表面具有金属树枝结构的报道，例如， Wang等通过电流交换反应技术在娃片上沉积了金属金，反应过程复杂，60分钟后才得到了 树枝状的微/纳米双层粗糖结构，表面经十二烧硫醇修饰后，呈现超疏水性，但是运种方式 工艺较为繁琐，而且制备条件苛刻，反应时间长。由于本领域技术人员在制备银树枝超疏水 表面还面临很大难题，而本发明很好的解决了运样的问题，成功的利用简单的置换方法、快 速地制备出银树枝超疏水表面，同时使获得的超疏水表面具有良好的性能。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种方法简单， 制备时间短，成本低，易于实现大尺度的工业化生产要求的在铜基体上制备银树枝超疏水 表面的置换反应方法，采用该方法制备的银树枝结构的超疏水表面，接触角可达156° W上。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种制备银树枝超疏水表面的 置换反应方法，该方法包括W下步骤：
[0007] 步骤一、将硝酸银晶体溶解于蒸馈水中，揽拌均匀后得到溶液A;所述溶液A中硝酸 银的浓度为0.003mol/L~0.177mol/L;
[000引步骤二、将十四酸溶解于无水乙醇中，揽拌均匀后得到溶液B;所述溶液B中十四酸 的浓度为0. 05mol/L~0.3mol/L;
[0009] 步骤Ξ、将铜基体用水砂纸打磨，W去除铜基体表面的氧化层，然后将打磨后的铜 基体依次用蒸馈水和无水乙醇冲洗干净，吹干待用；
[0010] 步骤四、将步骤Ξ中吹干后的铜基体放入步骤一中所述溶液A中使之发生置换反 应，时间为2s~50s;
[0011] 步骤五、将步骤四中得到的铜基体依次用蒸馈水和无水乙醇冲洗干净，然后将步 骤二中所述溶液B均匀涂抹于冲洗干净后的铜基体表面，惊干，然后用海绵轻擦该表面，得 到具有树枝状结构超疏水表面的铜基体。
[0012] 上述的一种制备银树枝超疏水表面的置换反应方法，步骤一中所述溶液A中硝酸 银的浓度为〇.〇5mol/L。
[0013] 上述的一种制备银树枝超疏水表面的置换反应方法，步骤二中所述溶液B中十四 酸的浓度为O.lmol/L。
[0014] 上述的一种制备银树枝超疏水表面的置换反应方法，步骤四中所述置换反应的时 间为5s。
[0015] 上述的一种制备银树枝超疏水表面的置换反应方法，步骤Ξ中所述将铜基体去除 表面的氧化层是利用水砂纸打磨铜基体表面。
[0016] 本发明与现有技术相比具有W下优点：
[0017] 1、本发明的方法简单，制备时间短，操作简单，成本低，效率高，本发明可W同时制 备出多个铜基板的超疏表面，比采用其他方法(如电化学)更加经济，方便，快捷，同时既没 有利用电源也没有利用价格昂贵的氣硅烷进行修饰；另外，采用含有硝酸银的蒸馈水溶液 与铜基板发生置换反应，成功地制备出银树枝结构的超疏水表面，还属首创，值得推广应 用。
[0018] 2、本发明宽化了十四酸浓度范围，采用海绵轻擦后即可得到分布均匀的超疏水表 面，重复性极大提高，易于实现大尺度的低成本的工业化生产要求。
[0019] 3、本发明的方法比同类的电化学方法更加快速，置换反应2~50s即可。
[0020] 4、采用本发明的方法在铜基体上制备的银树枝结构的超疏水表面，接触角可达 156° W上，并且在常规条件下放置一年后超疏水性能保持稳定。
【附图说明】
[0021 ]图1是本发明实施例3制备的超疏水表面的扫描电镜图；
[0022] 图2是本发明实施例3制备的超疏水表面的放大后的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0023] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0024] 实施例1
[0025] 步骤一、将0.05g硝酸银晶体溶解至蒸馈水中，定容至lOOmL，揽拌均匀后得到硝酸 银浓度为0. 〇〇3mol/L的溶液A;
[0026] 步骤二、将2.2始的十四酸溶解于无水乙醇中，定容至lOOmL，揽拌均匀后得到十四 酸浓度为O.lmol/L的溶液B;
[0027] 步骤Ξ、将大小为50mmX25mmX1.5mm的铜基体用水砂纸打磨，W去除铜基体表面 的氧化层，然后将打磨后的铜基体依次用蒸馈水和无水乙醇冲洗干净，吹干待用；
[0028] 步骤四、将步骤Ξ中吹干后的铜基体放入步骤一中所述溶液A中使之发生置换反 应，时间为50s;
[0029] 步骤五、将步骤四中得到的铜基体依次用蒸馈水和无水乙醇冲洗干争，然后将步 骤二中所述溶液B均匀涂抹于冲洗干争后的铜基体表面，惊干，然后用海绵轻擦该表面，得 到具有树枝状结构超疏水表面的铜基体。
[0030] 需要说明的是，在步骤五中，为了避免惊干后残存溶液B对最后形成的超疏水表面 的影响，在本发明实施例中，惊干后采用普通吸水性强的海绵擦拭利于最后形成分布均匀 的超疏水表面。
[0031] 实施例2
[0032] 步骤一、将0.5g硝酸银晶体溶解至蒸馈水中，定容至lOOmL，揽拌均匀后得到硝酸 银浓度为0. 〇294mol/L的溶液A;
[0033] 步骤二、将l.Hg的十四酸溶解于无水乙醇中，定容至lOOmL，揽拌均匀后得到十四 酸浓度为0. 〇5mol/L的溶液B;
[0034] 步骤Ξ、将大小为50mmX25mmX1.5mm的铜基体用水砂纸打磨，W去除铜基体表面 的氧化层，然后将打磨后的铜基体依次用蒸馈水和无水乙醇冲洗干净，吹干待用；
[0035] 步骤四、将步骤Ξ中吹干后的铜基体放入步骤一中所述溶液A中使之发生置换反 应，时间为30s;
[0036] 步骤五、将步骤四中得到的铜基体依次用蒸馈水和无水乙醇冲洗干净，然后将步 骤二中所述溶液B均匀涂抹于冲洗干净后的铜基体表面，惊干，然后用海绵轻擦该表面，得 到具有树枝状结构超疏水表面的铜基体。
[0037] 实施例3
[0038] 步骤一、将0.85g硝酸银晶体溶解至蒸馈水中，定容至lOOmL，揽拌均匀后得到硝酸 银浓度为0.050mol/L的溶液A;
[0039] 步骤二、将2.2始的十四酸溶解于无水乙醇中，定容至lOOmL，揽拌均匀后得到十四 酸浓度为0. lOmol/L的溶液B;
[0040] 步骤Ξ、将大小为50mmX25mmX 1.5mm的铜基体用水砂纸打磨，&去除铜基体表面 的氧化层，然后将打磨后的铜基体依次用蒸馈水和无水乙醇冲洗干净，吹干待用；
[0041] 步骤四、将步骤Ξ中吹干后的铜基体放入步骤一中所述溶液A中使之发生置换反 应，时间为5s;
[0042] 步骤五、将步骤四中得到的铜基体依次用蒸馈水和无水乙醇冲洗干净，然后将步 骤二中所述溶液B均匀涂抹于冲洗干争后的铜基体表面，惊干，然后用海绵轻擦该表面，得 到具有树枝状结构超疏水表面的铜基体。
[0043] 图1是本实施例3制备的超疏水表面的扫描电镜图，从图1中可W看出，在基底表面 上生成很多孔桐结构，运些孔桐结构都是由树枝状的微纳结构构成的，运可进一步从图2中 看出。运些孔桐结构的粗糖度高，极大地增加了储存空气的能力。该结构与低表面能的十四 酸结合，从而实现了铜基体表面的超疏水性能。
[0044] 实施例4
[0045] 步骤一、将l.Og硝酸银晶体溶解至蒸馈水中，定容至lOOmL，揽拌均匀后得到硝酸 银浓度为0. 〇589mol/L的溶液A;
[0046] 步骤二、将6.8?的十四酸溶解于无水乙醇中，定容至lO