[发明专利]一种超双疏性薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超双疏性(超疏水、超疏油)薄膜及其制备方法。

中国发明专利(申请号：96120461；公告号：1165209)曾提出一种制备有序阵列碳纳米管的方法。其利用一种含有过渡金属氧化物纳米颗粒的二氧化硅凝胶，在氢气和氮气中还原制成微孔衬底，把衬底放在反应炉内，利用微孔内过渡金属纳米颗粒的催化效应和微孔的模板效应，经过化学气相沉积，通过控制气体流速和反应速度，在衬底上的微孔中生长出有序排列的碳纳米管的方法。此方法需要对生长碳纳米管的衬底进行一系列预处理，过程较繁琐，不利于规模化生产。并且申请者也没有对这种材料的双疏性质进行研究。中国发明专利(申请号：99100600；公告号：1229820)曾提出一种制备防污涂料的材料，中国发明专利(申请号：85100493；公告号：1002303)也曾提出一种制备防污的高分子复合体，然而它们都仅是具备一定的防污效果。

上述已有技术中存在的问题是：

(1)所制薄膜需要对生长阵列纳米管或纳米纤维的衬底进行预处理的繁琐过程。

(2)所制薄膜只具备一定的疏水效果或疏油效果，没有达到超疏水或超疏油的效果，更不用说超双疏效果。超疏水或超疏油是指水或油(以植物油为标准)在固体表面的接触角均大于150°，超双疏是指水和油在固体表面的接触角均大于150°。

本发明的目的在于提供一种超双疏性薄膜，其具有阵列纳米管或纳米纤维结构，具有非常好的疏水和疏油效果。

本发明另一目的在于提供一种超双疏性薄膜的制备方法，其克服了已有技术中需要对生长阵列纳米管或纳米纤维的衬底进行预处理的繁琐过程，制备方法简单。

本发明的一种超双疏性薄膜，由经过处理的直径分布在10～500nm之间，厚度1～100μm之间的纳米管或纳米纤维组成。该薄膜同时具有超疏水性和超疏油性，水和油(以植物油为标准)在其表面的接触角均大于160°。所述纳米管包括SnO₂、ZnO、WO₃、Al₂O₃、MoO₃、WS₂、SiO₂、ZrO₂、TiO₂、Fe₂O₃、GaN、SiC或C等纳米管。所述纳米纤维包括SnO₂、ZnO、WS₂、SiO₂、ZrO₂、TiO₂、Fe₂O₃、GaN、SiC或C等纳米纤维。

本发明的一种超双疏性薄膜的制备方法，按如下顺序步骤进行：

(1)在石英管中放入一块石英片，通入体积比在5∶1～1∶8之间的

  Ar/H₂混合气，加热使管式电炉中心区域温度应达到800～1200

   ℃；

(2)将盛有0.1～1.0g的有机金属络合物的石英舟放入炉子温度约为

   500～600℃的区域加热1～60分钟。有机金属络合物包括二茂铁、

   二茂钴、二茂镍或其中的两种或三种混合物、酞箐铁、酞箐镍、

   酞箐钴、酞箐钇或其中任意两种的混合物；

(3)将上述有机金属络合物再移入到炉子中心区域高温裂解1～60分

   钟后，即可得到具有阵列结构的纳米管或纳米纤维薄膜；

(4)将上述的薄膜放入真空干燥箱中，于30～300℃下干燥0.5～5小

   时，可得到具有超疏水性的薄膜；

(5)将上述的超疏水性薄膜用40～100℃的浓酸做进一步处理，浓酸

   包括浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸或其中的两种或三种混合物，浓酸

   处理后，用大量的蒸馏水漂洗薄膜，然后再在真空干燥箱中于

   50～200℃下干燥0.5～3小时，得到含有功能化基团的薄膜。

(6)将上述的含有功能化基团的薄膜浸入到含有疏水试剂的醇溶液

   中，在室温下浸泡2～12小时后，再在烘箱中于100～250℃热处

   理2～6小时，即可得到具有超双疏性的薄膜。