[发明专利]一种Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层及其制备方法

说明书

一种Co₃O₄纳米阵列超疏水材料涂层及其制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：四氧化三钴纳米阵列的合成，碳布基底上的疏水材料的合成。本发明的有益之处在于：本发明提供的一种Co₃O₄纳米阵列超疏水材料涂层的制备方法工艺经济且易于操作，一定程度上解决了疏水材料制备条件苛刻、步骤繁琐、成本高的问题；且制备的Co₃O₄纳米阵列超疏水材料涂层具有超疏水性，并且适用性广，可以依附在其他基底上等优点。

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种Co₃O₄纳米阵列超疏水材料涂层及其制备方法。

背景技术

超疏水材料是一种具有特殊表面性质的新型材料，具有防水、防雾、防雪、防污染、抗氧化、防腐蚀和自清洁以及防止电流传导等重要特点。超疏水表面的制备方法很多，但存在对设备要求较高，适用性差，对载体具有较高的选择性等问题，例如，等离子体刻蚀和激光刻蚀等方法对设备要求较高；电化学沉积法等只能适用于导电基体上，适用性较差；模板法等对载体具有较高的选择性。所以，如何采取简单的方法制备出适用性广的超疏水表面是迫切需要解决的技术问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种采用简单的水热法和焙烧处理方式在不同载体上制备出超疏水表面的Co₃O₄纳米阵列超疏水材料涂层及其制备方法。

一种Co₃O₄纳米阵列超疏水材料涂层以碳布作为基体，四氧化三钴纳米阵列沉积在所述碳布表面。

一种Co₃O₄纳米阵列超疏水材料涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)四氧化三钴纳米阵列的合成：将预处理碳布放入六水合氯化钴 (CoCl₂·6H₂O)、氟化胺(NH₄F)、尿素(CO(NH₂)₂)的混合液中，然后将浸入预处理碳布的混合液放入反应釜内的烘箱中进行水热反应，得到表面生成粉紫色固体的碳布，即四氧化三钴前驱体；之后用无水乙醇、蒸馏水清洗及干燥所述四氧化三钴前驱体，之后放入管式炉中焙烧，当所述碳布表面的粉紫色固体变黑，即得到四氧化三钴纳米阵列碳布；

(2)碳布基底上的疏水材料的合成：将步骤(1)所合成的四氧化三钴纳米阵列碳布放入熔融状态的十四酸中浸泡，浸泡后将其取出分别用无水乙醇和蒸馏水超声清洗、干燥，即得到Co₃O₄纳米阵列超疏水材料涂层。

作为一种优选的方案，步骤(1)中所述CoCl₂·6H₂O、NH₄F、CO(NH₂)₂三者物质的量之比为5：7：9；混合溶液配制时所用CoCl₂·6H₂O溶液的浓度控制在0.08～0.1mol/L，所用NH₄F溶液的浓度控制在0.11～0.14mol/L，所用 CO(NH₂)₂溶液的浓度控制在0.14～0.18mol/L。

更为优选的是，步骤(1)中所述烘箱中进行水热反应的温度为100-140℃，反应时间为12h。

更为优选的是，步骤(1)中所述管式炉中焙烧温度为340-360℃，反应时间为2h。

更为优选的是，步骤(2)所述熔融状态的十四酸是采用80℃加热1～2h至熔融状态，且保持温度不变的方法得到的；所述浸泡时间为30min；所述无水乙醇和蒸馏水超声清洗的时间各为1min。