[发明专利]一种具有光热性能的超疏水普鲁士蓝纳米颗粒及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有光热性能的超疏水普鲁士蓝纳米颗粒及制备方法，属于功能材料技术领域。本发明所述制备超疏水普鲁士蓝纳米颗粒的方法，包括如下步骤：(1)将铁氰化钾和聚乙烯吡咯烷酮溶解于盐酸溶液中，进行反应；反应结束后，离心、洗涤、干燥，得到普鲁士蓝纳米颗粒；(2)将普鲁士蓝纳米颗粒均匀分散在无水乙醇中，加入硫醇，进行反应；反应结束后，离心、洗涤、干燥，得到超疏水普鲁士蓝纳米颗粒；其中硫醇在无水乙醇中的浓度为1mmol/L～l00mmol/L。本发明制备得到的超疏水普鲁士蓝纳米颗粒具有较好的防水性能，其水接触角高于150°，水滚动角小于10°还具有优异的光热性能，在近红外光照射180秒后可以迅速升温到55℃。

技术领域

本发明涉及一种具有光热性能的超疏水普鲁士蓝纳米颗粒及制备方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

自然界中的许多动植物都具有特殊的润湿特性，例如荷叶不易被雨水沾湿；水黾等动物可以在水面上快速爬行；蚊子的眼睛具有防水和防雾的特性。受这些天然生物现象的启发，具有较大接触角(大于150°)和较小滑动角(小于10°)的人造超疏水材料已广泛应用于许多领域，包括防生物污垢、自清洁、减阻、油水分离和防覆冰等。

众所周知，适当的微/纳米层次的结构与低表面能改性剂的结合是构筑超疏水表面的基本策略。基于此策略，用于构造粗糙表面结构的技术方法已经得到广泛的开发，通常包括光刻、化学蚀刻、水热反应、溶胶-凝胶法和电化学沉积，然后再使用低表面能分子(例如长链烷基硅烷、烃或氟化烃)进行表面改性。例如公开号为CN 102807775 A的中国发明专利申请公开了一种防水防油磁性SiO₂/Fe₃O₄复合颗粒的制备方法，包括以下步骤：(1)将FeCl₂·4H₂O、Na₂SO₃、聚乙烯吡咯烷酮和NaOH溶解于去离子水中，高温高压反应制备Fe₃O₄颗粒；(2)将制备的Fe₃O₄颗粒均匀分散在乙醇中，加入氨水搅拌数小时后滴加正硅酸四乙酯，反应数小时后经分离、洗涤和烘干后得到防水防油磁性颗粒；(3)将所述的防水防油磁性SiO₂/Fe₃O₄复合颗粒溶解在醇/水混合溶液中，滴加氟硅烷搅拌后分离得到磁性SiO₂/Fe₃O₄复合颗粒产品；(4)通过添加颗粒和成膜树脂(丙烯酸树脂、聚酯树脂和氨基树脂)制备防水防油的汽车涂料。公开为CN 109796859 A的中国发明专利公开了一种具有光热效应的超疏水涂层的制备方法及其应用，是先制备氟化聚氨酯，之后将普鲁士蓝分散在氟化聚氨酯中，通过涂覆或者喷涂得到超疏水涂层。

发明内容

[技术问题]

目前的方法大多数需要复杂的设备，费时的过程以及昂贵的低表面能改性剂，限制了人造超疏水表面的大规模应用。而且普鲁士蓝一般是通过和聚氨酯涂层进行复合得到超疏水涂层，并未有文献公开如何制备超疏水的普鲁士蓝颗粒。

[技术方案]

为了解决上述至少一个问题，本发明通过铁氰化钾和聚乙烯吡咯烷酮反应得到普鲁士蓝纳米颗粒，并通过硫醇后修饰获得的超疏水普鲁士蓝纳米颗粒。本发明制备的纳米颗粒具有优异的超疏水性能，与水的接触角大于150°，滚动角小于10°，而且纳米颗粒还展现了优异的光热转换能力。此外，本发明的制备方法工艺简单、耗时短、易于规模化。

本发明的第一个目的是提供一种制备具有光热性能的超疏水普鲁士蓝纳米颗粒的方法，包括如下步骤：

(1)将铁氰化钾和聚乙烯吡咯烷酮溶解于盐酸溶液中，进行反应；反应结束后，离心、洗涤、干燥，得到普鲁士蓝纳米颗粒；