专利名称：一种利用氯化铁同时制备的两种超疏水薄膜的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用氯化铁同时制备的两种超疏水薄膜的方法，特别涉及微/纳 米结构的十四酸铜薄膜和镶嵌有铁颗粒的十四酸薄膜的方法。
背景技术：
润湿性是固体表面的一个非常重要的指标，它主要会受到表面的化学能和微观结 构的影响。自然界的很多植物例如荷叶均展示了超常的超疏性能，这些叶片的表面通常都 有微纳两种尺度的结构，而拥有了低的滚动角和可高达150°以上的接触角。研究人员在理 论和实验上对荷叶的结构已做了大量的研究。并从物理和化学角度，关于几何尺度，表面粗 糙度和表面能对超疏表面的湿润性的影响已进行了广泛的讨论。目前，关于制备超疏材料 的方法主要有阳极氧化、电沉积、化学腐蚀、等离子刻蚀、激光处理、电纺丝、化学气相沉积、 溶胶凝胶等等。但是，这些方法还存在一些缺点，例如苛刻的条件、昂贵的材料、特殊的设 备、复杂的工艺控制和模板剂的使用，这些都严重阻碍了其在工程中的大规模应用。然而， 江等报道了一种简单的化学方法，采用十四酸溶液浸泡铜基板来制备超疏材料，但是所需 的周期长和基底的类型有限。因此，采用一种高效、价廉、简单、方便的方法将在工业大尺度 的应用中具有明显的优势。此外，值得注意的是在以往所有制备超疏材料的方法中只能制 备出一种超疏材料薄膜。
发明内容
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种利用氯化铁同时制备的两种超疏 水薄膜的方法，是基于十四酸/无水乙醇/氯化铁复合电解液可同时制备两种超疏水结构 薄膜的方法。本发明的思想在于将氯化铁完全溶解在无水乙醇后，在磁力搅拌的条件下继续 添加十四酸粉末使之形成混合均勻的电解液，以两片60mmX25mmX 1. 5mm的铜片作为阳极 和阴极，在一定的电压下电解一定的时间，在阳极上形成微/纳米结构的十四酸铜薄膜；而 在阴极上形成镶嵌有铁颗粒的十四酸薄膜，最后取出在蒸馏水中清洗数次后于室温干燥， 这样就同时制备了两种超疏水的薄膜材料。技术方案—种利用氯化铁同时制备的两种超疏水薄膜的方法，其特征在于步骤如下步骤1 将氯化铁置于无水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液，氯化铁加入量 为 0. 02mol/L 0. 08mol/L ；步骤2 将摩尔质量为0. 08mo 1/L 0. 5mol/L的十四酸粉末在磁力搅拌的条件下 分散在上述溶液中，使之混合均勻形成电解液；步骤3 在电解液中放入两片铜片作为阳极和阴极，在阳极和阴极之间加载15 30V的直流电压进行电解，电解时间为IOmin 30min ；
步骤4:电解完成后，将阳极和阴极在蒸馏水中清洗后于室温干燥，在阳极得到微 /纳米结构的十四酸铜薄膜，在阴极得到镶嵌有氧化铁颗粒的十四酸铁薄膜。所述的两片铜片尺寸60mmX25mmXl. 5mm。阴极和阳极铜片的接触角均从亲水性转变成超疏水性达到160°，滚动角小于2°。有益效果本发明提出的一种利用氯化铁同时制备的两种超疏水薄膜的方法，采用十四酸和 氯化铁材料来配制电解液，涉及到采用一种简单的电化学方法在铜片基底上可同时制备出 的两种具有微/纳米结构的超疏水薄膜，并且这两种薄膜均具有极大的接触角和较小的滚 动角。是用一种简单的方法可同时制备出两种不同的超疏薄膜材料的方法。
图1为添加2g FeCl3 · 6H20的0. 08M/L十四酸，在电压15V电解时间15min的扫 描电镜图；a 阳极扫描电镜图；b 阴极扫描电镜2为添加2g FeCl3 ·6Η20的0. 5M/L十四酸，在电压15V电解时间15min的扫描 电镜图；a 阳极扫描电镜图；b 阴极扫描电镜3为添加2g FeCl3 ·6Η20的0. 5M/L十四酸，在电压30V电解时间15min的扫描 电镜图；a 阳极扫描电镜图；b 阴极扫描电镜4为添加Ig FeCl3 ·6Η20的0. 5M/L十四酸，在电压15V电解时间30min的扫描 电镜图；a 阳极扫描电镜图；b 阴极扫描电镜5为添加2g FeCl3 ·6Η20的0. 5M/L十四酸，在电压15V电解时间30min的扫描 电镜图；a 阳极扫描电镜图；b 阴极扫描电镜6为添加2g FeCl3 ·6Η20的0. 5M/L十四酸，在电压15V电解时间IOmin的扫描 电镜图；a 阳极扫描电镜图；b 阴极扫描电镜7为添加2g FeCl3 · 6H20的0. 08M/L十八酸，在电压15V电解时间15min的扫 描电镜图；a 阳极扫描电镜图；b 阴极扫描电镜图
具体实施例方式现结合实施例、附图对本发明作进一步描述本发明所用原料有市售无水乙醇；氯化铁分析纯；十四酸；60mmX25mmXl. 5mm 铜片；蒸馏水；水砂纸。实施例一首先将2g FeCl3 ·6Η20置于150ml无水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液；其 次将2. 741g十四酸粉末在磁力搅拌的条件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成含 有0. 08mol/l的十四酸电解液。接着将预先用400和800粒度的水砂纸打磨并吹干的两片 60mmX25mmXl. 5mm的铜片置于电解槽中，并将上述电解液倒入电解槽中，在15V的直流电 压下电解，电解15min后在阳极和阴极上形成的超疏水薄膜见图1，具体的接触角见表1。实施例二首先将2g FeCl3 ·6Η20置于150ml无水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液；其次将17. 125g十四酸粉末在磁力搅拌的条件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成 含有0. 5mol/l的十四酸电解液。接着将预先用400和800粒度的水砂纸打磨并吹干的两 片60mmX25mmX 1. 5mm的铜片置于电解槽中，并将上述电解液倒入电解槽中，在15V的直流 电压下电解，电解15min后在阳极和阴极上形成的超疏水薄膜见图2，具体的接触角见表1。实施例三首先将2g FeCl3 ·6Η20置于150ml无水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液；其 次将17. 125g十四酸粉末在磁力搅拌的条件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成 含有0. 5mol/l的十四酸电解液。接着将预先用400和800粒度的水砂纸打磨并吹干的两 片60mmX25mmX 1. 5mm的铜片置于电解槽中，并将上述电解液倒入电解槽中，在30V的直流 电压下电解，电解15min后在阳极和阴极上形成的超疏水薄膜见图3，具体的接触角见表1。实施例四首先将Ig FeCl3 ·6Η20置于150ml无水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液；其 次将17. 125g十四酸粉末在磁力搅拌的条件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成 含有0. 5mol/l的十四酸电解液。接着将预先用400和800粒度的水砂纸打磨并吹干的两 片60mmX25mmX 1. 5mm的铜片置于电解槽中，并将上述电解液倒入电解槽中，在15V的直流 电压下电解，电解30min后在阳极和阴极上形成的超疏水薄膜见图4，具体的接触角见表1。实施例五首先将2g FeCl3 ·6Η20置于150ml无水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液；其 次将17. 125g十四酸粉末在磁力搅拌的条件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成 含有0. 5mol/l的十四酸电解液。接着将预先用400和800粒度的水砂纸打磨并吹干的两 片60mmX25mmX 1. 5mm的铜片置于电解槽中，并将上述电解液倒入电解槽中，在15V的直流 电压下电解，电解30min后在阳极和阴极上形成的超疏水薄膜见图5，具体的接触角见表1。实施例六首先将2g FeCl3 ·6Η20置于150ml无水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液；其 次将17. 125g十四酸粉末在磁力搅拌的条件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成 含有0. 5mol/l的十四酸电解液。接着将预先用400和800粒度的水砂纸打磨并吹干的两 片60mmX25mmX 1. 5mm的铜片置于电解槽中，并将上述电解液倒入电解槽中，在15V的直流 电压下电解，电解IOmin后在阳极和阴极上形成的超疏水薄膜见图6，具体的接触角见表1。实施例七首先将2g FeCl3 ·6Η20置于150ml无水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液；其 次将3. 414g十四酸粉末在磁力搅拌的条件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成含 有0. 08mol/l的十四酸电解液。接着将预先用400和800粒度的水砂纸打磨并吹干的两片 60mmX25mmXl. 5mm的铜片置于电解槽中，并将上述电解液倒入电解槽中，在15V的直流电 压下电解，电解15min后在阳极和阴极上形成的超疏水薄膜见图7，具体的接触角见表1。表1 实施例样品的接触角样品实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7阳极接触角(° )161147152162142162141权利要求
1.一种利用氯化铁同时制备的两种超疏水薄膜的方法，其特征在于步骤如下步骤1 将氯化铁置于无水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液，氯化铁加入量为 0. 02mol/L 0. 08mol/L ；步骤2 将摩尔质量为0. 08mol/L 0. 5mol/L的十四酸粉末在磁力搅拌的条件下分散 在上述溶液中，使之混合均勻形成电解液；步骤3 在电解液中放入两片铜片作为阳极和阴极，在阳极和阴极之间加载15 30V 的直流电压进行电解，电解时间为IOmin 30min ；步骤4 电解完成后，将阳极和阴极在蒸馏水中清洗后于室温干燥，在阳极得到微/纳 米结构的十四酸铜薄膜，在阴极得到镶嵌有氧化铁颗粒的十四酸铁薄膜。
2.根据权利要求1所述的利用氯化铁同时制备两种超疏水薄膜的方法，其特征在于 所述的两片铜片尺寸60mmX25mmXl. 5mm。
3.根据权利要求1或2所述的利用氯化铁同时制备两种超疏水薄膜的方法，其特征在 于阴极和阳极铜片的接触角均从亲水性转变成超疏水性达到160°，滚动角小于2°。
全文摘要
本发明涉及一种利用氯化铁同时制备的两种超疏水薄膜的方法，特别涉及微/纳米结构的十四酸铜薄膜和镶嵌有铁颗粒的十四酸薄膜的方法。技术特征在于将氯化铁和十四酸粉末分散到无水乙醇形成均匀的电解液，以两块60mm×25mm×1.5mm铜片作为电极，在一定的直流电压和时间下对两片铜片电解，在阳极上形成微/纳米结构的十四酸铜薄膜，而在阴极上形成镶嵌有铁颗粒的十四酸薄膜。这是首次用一种简单的方法可同时在阴极和阳极上获得超疏水薄膜，它们具有良好的超疏性能，有广阔的应用前景。
文档编号B82Y40/00GK102041535SQ201010507958
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者李峰, 耿兴国, 陈志 申请人:西北工业大学