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。本发明专利技术的有益之处在于：本发明专利技术提供的一种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。
A Co3O4 nano-array superhydrophobic material coating and its preparation method
A superhydrophobic material coating of Co3O4 nanoarrays and its preparation method are characterized by the following steps: synthesis of cobalt trioxide nanoarrays and synthesis of hydrophobic materials on carbon cloth substrates. The advantages of the present invention lie in: the preparation method of the superhydrophobic material coating of the Co3O4 nanoarray provided by the present invention is economical and easy to operate, which solves to a certain extent the problems of harsh preparation conditions, cumbersome steps and high cost of the hydrophobic material; and the prepared superhydrophobic material coating of the Co3O4 nanoarray has superhydrophobicity and wide applicability, and can be attached to other bases. The advantages of the bottom.
【技术实现步骤摘要】
一种Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层及其制备方法
本专利技术属于表面处理
，具体涉及一种Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层及其制备方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术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。更为优选的是，步骤(1)中所述预处理碳布的工艺为分别用丙酮、无水乙醇超声清洗5min，再用蒸馏水清洗干燥。更为优选的是，步骤(1)中所述用无水乙醇、蒸馏水清洗及干燥所述四氧化三钴前驱体的干燥温度为60℃；步骤(2)中所述用无水乙醇和蒸馏水超声清洗、干燥的干燥温度为60℃。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℃或120℃。一种Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层根据前述任意一项所述的一种Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层的制备方法制备得到。本专利技术的有益之处在于：本专利技术提供的一种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。附图说明图1为本专利技术实施例中一种Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层的制备方法的工艺流程示意图；图2为本专利技术实施例1-3制备的一种Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层的XRD图谱；图3为本专利技术实施例1-3制备的一种Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层及对照组的500倍的局部放大SEM图，其中图3中(a)是水热反应温度为60℃的局部500倍放大SEM图；图3中(b)是水热反应温度为80℃的局部500倍放大SEM图；图3中(c)是水热反应温度为100℃的局部500倍放大SEM图；图3中(d)是水热反应温度为120℃的局部500倍放大SEM图；图3中(e)是水热反应温度为140℃的局部500倍放大SEM图；图4为本专利技术实施例1-3制备的一种Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层及对照组的的5000倍的局部放大SEM图SEM图，其中图4中(a)是水热反应温度为60℃的局部5000倍放大SEM图；图4中(b)是水热反应温度为80℃的局部5000倍放大SEM图；图4中(c)是水热反应温度为100℃的局部5000倍放大SEM图；图4中(d)是水热反应温度为120℃的局部5000倍放大SEM图；图4中(e)是水热反应温度为140℃的局部5000倍放大SEM图。具体实施方式实施例1参考附图1的流程，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：将经过丙酮、无水乙醇超声清洗5min，再用蒸馏水清洗干燥预处理的碳布放入20mL浓度为0.08mol/LCoCl2·6H2O、0.112mol/LNH4F和0.144mol/LCO(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加热至100℃进行水热反应12h，自然冷却清洗烘干后，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，并在60℃条件下干燥所述四氧化三钴前驱体，之后放入管式炉中焙烧，焙烧温度为340℃，时间为2h，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80℃浸泡30min，浸泡后将其取出分别用无水乙醇和蒸馏水超声清洗各1min，之后在60℃条件下进行干燥，即得到Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层。实施例2参考附图1的流程，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：将经过丙酮、无水乙醇超声清洗5min，再用蒸馏水清洗干燥预处理的碳布放入20mL浓度为0.09mol/LCoCl2·6H2O、0.126mol/LNH4F和0.162mol/LCO(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加热至120℃进行水热反应12h，自然冷却清洗烘干后，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，并在60℃条件下干燥所述四氧化三钴前驱体，之后放入管式炉中焙烧，焙烧温度为350℃，时间为2h，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80℃浸泡30min，浸泡后将其取出分别用无水乙醇和蒸馏水超声清洗各1min，之后在60℃条件下进行干燥，即得到Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层。实施例3参考附图1的流程，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：将经过丙酮、无水乙醇超声清洗5min，再用蒸馏水清洗干燥预处理的碳布放入20mL浓度为0.1mol/LCoCl2·6H2O、0.14mol/LNH4F本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层，其特征在于，所述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。
【技术特征摘要】
1.一种Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层，其特征在于，所述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。2.根据权利要求1所述的一种Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层的制备方法，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的一种Co3O4纳米阵列超疏水材料涂层的制备方法，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡军，曹晓飞，何世军，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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