以铜泡沫为基底的仿生超疏水膜的制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于复合材料领域，涉及铜泡沫膜材料，尤其涉及一种以铜泡沫为基底的仿生超疏水膜的制备方法及其应用。首先对铜泡沫预处理去除表面杂质，然后浸泡在含有过硫酸铵和磷酸盐的水溶液中，使其表面具有分级结构；然后以硅烷偶联剂水溶液的热蒸汽进行表面改性，制得以铜泡沫为基底的仿生超疏水膜。所制得的疏水膜在铜泡沫表面仿生原位生长和化学蒸汽改性，表面由纳米片组成乳突状的微纳尺寸的双重粗糙度，可将其应用于油水分离。所制得的超疏水膜继承了铜泡沫的发达的孔结构，机械性能良好，表面粗糙结构以及疏水性能稳定，重复使用性好且操作性强，油水分离效率得到显著提高。实现了连续、高效的油水分离，是很有发展前途的油水分离材料。

Preparation and application of biomimetic superhydrophobic membrane based on copper foam

The invention belongs to the field of composite materials, and relates to copper foam membrane materials, in particular to a preparation method and application of biomimetic super hydrophobic membrane based on copper foam. The copper foam pretreatment to remove surface impurities, and then soaked in aqueous solution containing ammonium sulfate and phosphate in the surface with a hierarchical structure; then the heat of steam water solution of silane coupling agent modified copper foam was prepared in the basement of the bionic super hydrophobic membrane. The prepared hydrophobic membrane is bionic in situ growth and chemical vapor modification on the surface of copper foam, and the surface is composed of nanochips to form maidoid micro nano size double roughness, which can be applied to oil and water separation. The prepared super hydrophobic membrane inherits the well-developed pore structure of copper foam, has good mechanical properties, stable surface roughness, stable hydrophobicity, good reusability and strong operability, and oil and water separation efficiency has been significantly improved. Continuous and efficient oil and water separation is realized, and it is a promising oil and water separation material.

【技术实现步骤摘要】
以铜泡沫为基底的仿生超疏水膜的制备方法及其应用
本专利技术属于复合材料领域，涉及铜泡沫膜材料，尤其涉及一种以铜泡沫为基底的仿生超疏水膜的制备方法及其应用。
技术介绍
近些年，全球溢油事故频繁发生，输油管道炸裂，油井破裂，油轮沉没侧翻等引起的石油泄露对水体生态系统造成严重破坏。水体生物的大量死亡，生物链的破坏，给沿海环境带来巨大的破坏，进而造成巨大的经济损失。因此，开发一种高效的油水分离技术已引起海内外广泛关注。传统的油水分离技术包括化学分散、撇油器处理、燃烧、加热油水分离等，这些技术需要消耗较多的能源，大型设备，后续繁杂的处理更需要投入大量的人力和物力甚至还会造成二次污染，限制了在实际生产中的推广应用。相比于传统的油水分离技术，膜分离由于其操作简单，高效，可持续，环境友好等特点受到研究者的青睐。油水分离膜可分为疏水膜和亲水膜，目前研究以及应用较广泛的为疏水膜。自然界漫长的进化过程，使得多种动植物表现出出色的疏水或者自清洁性能，如蝴蝶翅膀、水黾、荷叶和稻叶等。受动植物疏水结构的启发，可以在金属泡沫表面引入仿生分级的微纳尺寸双重粗糙结构。结合可控的蒸汽法进行表面化学改性制备超疏水金属泡沫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以铜泡沫为基底的仿生超疏水膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a) 铜泡沫的预处理：将铜泡沫剪成块状，HCl溶液超声清洗后用去离子水和乙醇清洗除杂；b) 表面分级结构处理：将经预处理的铜泡沫置于盛有蒸馏水的容器内，伴随搅拌向容器中依次滴加过硫酸铵和磷酸盐溶液，滴加完后浸泡 6～18 h，取出，去离子水冲洗三遍，40℃真空干燥3 h制得表面具有分级结构的铜泡沫；c) 表面化学改性: 将硅烷偶联剂和去离子水添加到反应釜底部，然后将上述表面具有分级结构的铜泡沫通过固定支架置于反应釜中，避免与底部溶液直接接触，密封反应釜，100～150℃产生的蒸汽对铜泡沫表面改性1～5 h，冷却后可得以铜泡沫...

【技术特征摘要】
1.一种以铜泡沫为基底的仿生超疏水膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：a)铜泡沫的预处理：将铜泡沫剪成块状，HCl溶液超声清洗后用去离子水和乙醇清洗除杂；b)表面分级结构处理：将经预处理的铜泡沫置于盛有蒸馏水的容器内，伴随搅拌向容器中依次滴加过硫酸铵和磷酸盐溶液，滴加完后浸泡6～18h，取出，去离子水冲洗三遍，40℃真空干燥3h制得表面具有分级结构的铜泡沫；c)表面化学改性:将硅烷偶联剂和去离子水添加到反应釜底部，然后将上述表面具有分级结构的铜泡沫通过固定支架置于反应釜中，避免与底部溶液直接接触，密封反应釜，100～150℃产生的蒸汽对铜泡沫表面改性1～5h，冷却后可得以铜泡沫为基底仿生超疏水膜。2.根据权利要求1所述以铜泡沫为基底的仿生超疏水膜的制备方法，其特征在于：步骤a)中，所述HCl溶液摩尔浓度为1～5mol/L，优选2mol/L。3.根据权利要求1所述以铜泡沫为基底的仿生超疏水膜的制备方法，其特征在于：步骤b)中，所述过硫酸铵摩尔浓度为0.1～0.5mol/L，优选0.3mol/L；所述磷酸盐是Na2HPO4,NaH2PO4,K2HPO4,KH2PO4,NH4H2PO4,(NH4)2HPO4中任一种，摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱凤仙，荣坚，张涛，郭卿，朱瑶，杨冬亚，徐吉成，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32