一种分级结构ZnO/Cu3(PO4)2可控浸润性复合材料及其制备方法技术

一种分级结构ZnO/Cu3(PO4)2可控浸润性复合材料，它是一种具有磷酸铜花状和线状纳米氧化锌的多级结构；其制备方法主要是将紫铜网在过硫酸盐和磷酸一氢盐溶液中反应后焙烧，得到花状Cu3(PO4)2的铜网；将铜网浸入Zn(CH3COO)2·2H2O与无水乙醇溶液中，真空干燥后在250～350℃退火8～20min，制作ZnO晶种；将加入锌源和有机胺的溶液及ZnO晶种包覆的铜网转移至反应釜中，加热到60～100℃，保温5～15h后从反应釜中取出铜网，漂洗后干燥，得到ZnO/Cu3(PO4)2复合物，将其在黑暗处放置5～15天后在紫外条件下照射1～3h，得到分级结构ZnO/Cu3(PO4)2可控浸润性复合材料。本发明专利技术组成和结构可控，内部结构有序且表面粗糙度大，化学性能稳定。

A hierarchical structure ZnO/Cu3 (PO4) 2 controllable wettability composite material and its preparation method

A hierarchical structure ZnO/Cu3(PO4)2 controllable wettability composite material is a kind of multistage structure with copper phosphate flower-like and linear nano-zinc oxide.The preparation method is mainly to roast the red copper mesh in persulfate and monohydrogen phosphate solution to obtain flower-like copper mesh.The copper mesh is immersed in Zn(CH3COO)2.2H2O. ZnO seeds were prepared by annealing at 250-350 C for 8-20 min after vacuum drying with anhydrous ethanol solution, then the solution of zinc source and organic amine and the copper mesh coated with ZnO seeds were transferred to the reactor and heated to 60-100 C. After holding for 5-15 h, the copper mesh was removed from the reactor and dried after rinsing to obtain ZnO/Cu3(PO4)2 composite. ZnO/Cu3(PO4)2 composites with hierarchical structure were prepared by irradiating the composites for 1-3 hours after 5-15 days in the dark. The invention has controllable composition and structure, orderly internal structure, large surface roughness and stable chemical performance.

【技术实现步骤摘要】
一种分级结构ZnO/Cu3(PO4)2可控浸润性复合材料及其制备方法
本专利技术属于复合材料
，特别涉及一种ZnO/Cu3(PO4)2复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着经济和社会快速发展，食品加工，原油运输，冶金和炼油厂等各种工业生产过程中会产生大量的含油污水，导致严重的油污染问题。于是，绿色有效的油性污水处理已经变成一个全球性的问题。近年来，基于有机聚合物的接枝聚合方法已被广泛用于表面改性来获得用于油水分离的润湿性能。但是，由于聚合物膜的化学不稳定性，大多数基于聚合物的膜寿命非常短，而且聚合物膜还容易受到堵塞从而导致水通量下降和疏水性弱化，这显然不利于高效持久的油水分离。最近，可控润湿性(即可在超疏水和超亲水状态之间智能切换)因其提供可以提供两种不同模式的油水分离方法已经被广泛提及。ZnO光响应可逆浸润性材料已经有广泛的报道，大多数的研究主要集中在不同固体表面的超亲水性和超疏水性之间的润湿性转变，但是单一的氧化锌材料粗糙性差，化学稳定性不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种组成和结构可控、内部结构有序且表面粗糙度大、膜的厚度为纳米级、化学性能稳定的分级结构ZnO/Cu3(PO4)2可控浸润性复合材料及其制备方法。本专利技术的分级结构ZnO/Cu3(PO4)2可控浸润性复合材料是一种粒径为10μm～200μm、具有磷酸铜花状和线状纳米氧化锌的多级结构。上述分级结构ZnO/Cu3(PO4)2可控浸润性复合材料的制备方法为：(1)花状Cu3(PO4)2的合成将100～300目紫铜网(铜含量为99.99％)在超声条件下用HCl清洗5～20min，然后用去离子水清洗5～15min，按照每平方厘米铜网加入0.15～0.30mL浓度为0.15～030M的过硫酸盐溶液和0.70～0.85mL浓度为0.8～1.5M的磷酸一氢盐溶液，在70～100℃水浴下反应8～14h，反应之后用去离子水洗涤铜网5～8次，在70～90℃真空条件下干燥0.5～3h，将反应过的铜网在300～450℃焙烧0.5～2.0h，得到表面为花状Cu3(PO4)2的铜网；所述过硫酸盐为(NH4)2S2O8、K2S2O8、Na2S2O8中的一种或多种组合(等浓度)，两种以上组合时为等体积混合；所述的磷酸一氢盐为K2HPO4或Na2HPO4的一种或者两种组合(等浓度)，两种组合时的体积比为1:1；(2)合成ZnO/Cu3(PO4)2铜网按每毫升乙醇加入0.9～1.3mgZn(CH3COO)2·2H2O的比例，在50～80℃搅拌下于将Zn(CH3COO)2·2H2O溶于无水乙醇中，冷却至室温后，将步骤(1)预处理过铜网浸入溶液中3～6min后，在60～100℃的真空烘箱中干燥5～15min，然后在250～350℃退火8～20min，退火次数为5～8次，制作ZnO晶种；按每毫升去离子水加入0.020～0.030mM锌源和有机胺混合物的比例，在室温下将锌源M和有机胺N按照摩尔比1:1的比例混合，溶解在去离子水中，转移至反应釜中，将上述制备的ZnO晶种包覆的铜网浸入溶液中并靠在聚四氟乙烯的反应釜的内壁上，将反应釜加热到60～100℃，保温5～15h，然后从反应釜中取出铜网，用去离子水漂洗5～8次，并在干燥箱70～90℃中干燥，得到ZnO/Cu3(PO4)2铜网；所述锌源为Zn(CH3COO)2、Zn(NO3)2、ZnCl2、ZnSO4中的一种，有机胺为C2H7N、C2H8N2、C6H15N、C6H12N4中的一种。(3)超润湿ZnO/Cu3(PO4)2铜网的制备将步骤(2)得到的ZnO/Cu3(PO4)2铜网在黑暗处放置5～15天，得到ZnO/Cu3(PO4)2超疏水铜网，之后放置紫外条件下(365nm)照射1～3h，得到分级结构ZnO/Cu3(PO4)2可控浸润性复合材料。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)原位生长法制备的纳米氧化锌，能有效的控制氧化锌的形貌。(2)利用水热法制备纳米氧化锌，具有价廉、安全和绿色环保等优点。(3)充分利用纳米氧化锌氧空位的特点，将其与花状Cu3(PO4)2进行复合，得到具有可控浸润性ZnO/Cu3(PO4)2复合材料。(4)内部结构有序且表面粗糙度大、膜的厚度为纳米级、具有较好的透光性、化学稳定性。具体实施方式实施例1a)花状Cu3(PO4)2的合成将100目紫铜网(铜含量为99.99％)在超声条件下用HCl清洗5min，然后用去离子水清洗5min，按照每平方厘米铜网加入1mL含有0.20mL浓度为0.15M的(NH4)2S2O8和0.80mL浓度为1.50M的K2HPO4的溶液，在70℃水浴下反应8h，反应之后用去离子水洗涤反应的铜网5次，在80℃真空条件下干燥1h，将反应过的铜网在300℃焙烧0.5h，得到表面为花状Cu3(PO4)2的铜网；b)合成ZnO/Cu3(PO4)2铜网按每毫升乙醇加入0.9mgZn(CH3COO)2·2H2O的比例，在50℃搅拌下于将Zn(CH3COO)2·2H2O溶于乙醇中，冷却至室温后，将步骤a)预处理过铜网浸入溶液中3min后，在60℃的真空烘箱中干燥5min，然后在250℃退火8min，退火次数为6次，制作ZnO晶种；按每毫升去离子水加入0.024mM锌源和0.024mM有机胺，在室温下将ZnCl2和C2H7N按照摩尔比1:1的比例混合，溶解在去离子水中，转移至反应釜中，将上述制备的ZnO晶种包覆的铜网浸入溶液中并靠在聚四氟乙烯的反应釜的内壁上。将反应釜加热到60℃，保温5h。然后从反应釜中取出铜网，用去离子水漂洗5次，并在干燥箱70℃中干燥；c)超润湿ZnO/Cu3(PO4)2铜网的制备ZnO/Cu3(PO4)2复合材料的浸润性控制ZnO的氧空位来调节。将步骤b)得到的ZnO/Cu3(PO4)2铜网在黑暗处放置7天，得到ZnO/Cu3(PO4)2超疏水铜网，之后放置紫外条件下(365nm)照射1h，得到分级结构ZnO/Cu3(PO4)2可控浸润性复合材料。实施例2a)花状Cu3(PO4)2的合成将100目紫铜网(铜含量99.99％)在超声条件下用HCl清洗10min，然后用去离子水清洗15min，按照每平方厘米铜网加入1mL含有0.15mL浓度为0.20M的Na2S2O8和0.85mL浓度为0.90M的K2HPO4的溶液在80℃水浴下反应9h，反应之后用去离子水洗涤反应的铜网8次，在85℃真空条件下干燥2h，将反应过的铜网在350℃焙烧1.0h，得到表面为花状Cu3(PO4)2花状的铜网；b)合成ZnO/Cu3(PO4)2铜网按每毫升乙醇加入1.0mgZn(CH3COO)2·2H2O的比例，在60℃搅拌下于将Zn(CH3COO)2·2H2O溶于乙醇中，冷却至室温后，将步骤a)预处理过铜网浸入溶液中4min后，在70℃的真空烘箱中干燥8min，然后在270℃退火10min，退火次数为5次，制作ZnO晶种；按每毫升去离子水加入0.024mM锌源和0.024mM有机胺，在室温下将ZnCl2和C2H7N按照摩尔比1:1的比例混合，溶解在去离子水中，转移至反应釜中，将上述制备的ZnO晶种包覆的铜网浸入溶液中并靠在聚四氟乙烯的反应釜的内壁上，将反应釜加热到70℃，保温7h，然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分级结构ZnO/Cu3(PO4)2可控浸润性复合材料，其特征在于：它是一种粒径为10μm～200μm、具有磷酸铜花状和线状纳米氧化锌的多级结构。

【技术特征摘要】
1.一种分级结构ZnO/Cu3(PO4)2可控浸润性复合材料，其特征在于：它是一种粒径为10μm～200μm、具有磷酸铜花状和线状纳米氧化锌的多级结构。2.权利要求1的分级结构ZnO/Cu3(PO4)2可控浸润性复合材料的制备方法，其特征在于：(1)花状Cu3(PO4)2的合成将100～300目、铜含量为99.99％紫铜网在超声条件下用HCl清洗5～20min，然后用去离子水清洗5～15min，按照每平方厘米铜网加入0.15～0.30mL浓度为0.15～030M的过硫酸盐溶液和0.70～0.85mL浓度为0.8～1.5M的磷酸一氢盐溶液，在70～100℃水浴下反应8～14h，反应之后用去离子水洗涤铜网5～8次，在70～90℃真空条件下干燥0.5～3h，将反应过的铜网在300～450℃焙烧0.5～2h，得到表面为花状Cu3(PO4)2的铜网；(2)合成ZnO/Cu3(PO4)2复合物按每毫升乙醇加入0.9～1.3mgZn(CH3COO)2·2H2O的比例，在50～80℃搅拌下于将Zn(CH3COO)2·2H2O溶于无水乙醇中，冷却至室温后，将步骤(1)预处理过铜网浸入溶液中3～6min后，在60～100℃的真空烘箱中干燥5～15min，然后在250～350℃退火8～20min，退火次数为5～8次，制作ZnO晶种；按每毫升去离子水加入0.020～0.030mM锌源和有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秋荣，吕元飞，冯双将，王淑雪，乔宇，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13