[发明专利]一种MXene基超疏水光热涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种MXene基超疏水光热涂层及其制备方法和应用，其制备方法包括将Ti₃AlC₂与HF混合后，搅拌反应，并超声后干燥处理，得到MXene粉末，将所述MXene粉末分散于水中，得到MXene分散液；将MXene分散液与FAS的乙醇溶液共混，室温静置反应后，得到F‑MXene分散液；将多巴胺、三羟甲基氨基甲烷以及乙醇加入水中，搅拌溶解分散均匀，并加入所述F‑MXene分散液，搅拌混合均匀，并调节体系pH值，恒温搅拌反应完全后，抽滤烘干得到所述MXene基超疏水光热涂层。本发明通过化学表面官能团改性与物理结构改性方案的有效耦合，构筑疏水性超强的F‑MXene@PDA复合材料，另外PDA本身具备光热转换性能，与MXene进行协同作用，有效提高了MXene的光热转换效率。

技术领域

本发明属于功能涂层领域，涉及一种MXene基超疏水光热涂层及其制备方法和应用。

背景技术

MXene是一种新型二维过渡金属碳化物和/或氮化物，其比表面积大，具有丰富可调控的表面官能团，赋予基材光热转换、导电、增强、阻燃、抗菌等性能，从而使得MXene在传感器、特种防护等领域中有广泛应用。MXene自身具有一定的亲水性，从而限制了其在超疏水领域的应用范围，如：轮船用超疏水防腐涂层、防雾超疏水涂层等。超疏水性能指的是水滴在固体表面的接触角大于150°，可以自由滚动的现象。由于MXene表面具有丰富的官能团，因此可以对MXene进行一定的改性从而提高其疏水性，进而拓宽应用范围。

近年来MXene基超疏水涂层是研究的一个热点，现有制备MXene基超疏水涂层的方法多为使用低表面能的全氟化物对MXene进行改性，从而赋予改性MXene一定的疏水性。但是该方法得到的MXene基涂层的水接触角改善有限，依旧不能满足某些特种领域的使用要求，如：轮船超疏水防腐、飞机超疏水防雾防冰等，而且现有的MXene基涂层的光热转换效率差，在轮船或者飞机等特种装备上的防冰效果差。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种MXene基超疏水光热涂层及其制备方法和应用，从而有效解决现有技术中MXene涂层疏水性能差，且光热转换效率低的技术问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种MXene基超疏水光热涂层的制备方法，包括以下步骤：

S1：将Ti₃AlC₂与HF混合后，搅拌反应，并超声后干燥处理，得到MXene粉末，将所述MXene粉末分散于水中，得到MXene分散液；

S2：将所述MXene分散液与FAS的乙醇溶液共混，室温静置反应后，得到F-MXene分散液；

S3：将多巴胺、三羟甲基氨基甲烷以及乙醇加入水中，搅拌溶解分散均匀，并加入所述F-MXene分散液，搅拌混合均匀，并调节体系pH值，恒温搅拌反应完全后，抽滤烘干得到所述MXene基超疏水光热涂层。

优选的，步骤S1中，所述HF通过HCl与LiF原位反应制得。

优选的，步骤S1中，所述Ti₃AlC₂与LiF的质量比为1:(1.6～2)。

优选的，步骤S1中，干燥处理为冷冻干燥。

优选的，步骤S2中，所述MXene与FAS的质量浓度比为(0.1～0.15):(0.01～0.02)。

优选的，步骤S2中，所述MXene分散液与FAS的乙醇溶液共混，室温静置20～24h。

优选的，步骤S2中，室温静置反应后，得到F-MXene的乙醇分散液，然后将该F-MXene的乙醇分散液抽滤烘干，并再次分散于水中，得到所述F-MXene分散液。