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技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。本发明专利技术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

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术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


技术介绍

[0002]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。
[0003]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的中国专利技术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的中国专利技术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。

技术实现思路

[0004][技术问题][0005]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。
[0006][技术方案][0007]为了解决上述至少一个问题，本专利技术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。本专利技术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，本专利技术的制备方法工艺简单、耗时短、易于规模化。
[0008]本专利技术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：
[0009](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；
[0010](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，得到具有光热性能的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。
[0011]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中硫醇在无水乙醇中的浓度为50mmol/L～l00mmol/L。
[0012]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中铁氰化钾与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1：12～20。
[0013]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中盐酸溶液的浓度为0.01mol/L～0.1mol/L。
[0014]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中铁氰化钾与盐酸溶液的比例为1g：50～200mL。
[0015]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中所述反应的条件为：温度为60℃～90℃，时间为12h～24h，反应pH为1～4；所述反应采用油浴或水浴方式进行。
[0016]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中所述离心是8000rpm～12000rpm下离心5
‑
20min。
[0017]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中洗涤是水洗。
[0018]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中普鲁士蓝纳米颗粒和无水乙醇的比例为1g：50～200mL。
[0019]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中硫醇选自烷基硫醇或全氟烷基硫醇中的一种。
[0020]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中烷基硫醇的分子式为C
n
H
2n+1
SH，其中n代表10至20的整数。
[0021]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中全氟烷基硫醇的分子式为C
n
F
2(n
‑
2)+1
H4SH，其中n代表6至8的整数。
[0022]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中所述反应的时间为6h～12h，温度为室温20℃～30℃。
[0023]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中所述离心是3000rpm～5000rpm下离心5
‑
20min。
[0024]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中所述洗涤是醇洗，所述的醇洗包括采用95％乙醇、无水乙醇中的一种进行洗涤。
[0025]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)和步骤(2)所述的干燥是干燥温度70℃～80℃，干燥时间为6h～12h。
[0026]在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)得到的超疏水普鲁士蓝纳米颗粒的粒径在100nm～200nm，且具有立方体构型。
[0027]本专利技术的第二个目的是本专利技术所述的方法制备得到的具有光热性能的超疏水普鲁士蓝纳米颗粒。
[0028]本专利技术的第三个目的是本专利技术所述的具有光热性能的超疏水普鲁士蓝纳米颗粒在防生物污垢、自清洁、减阻、油水分离、防覆冰中的应用。
[0029]本专利技术的第四个目的是提供一种超疏水制品，所述的超疏水制品是将本专利技术得到的具有光热性能的超疏水普鲁士蓝纳米颗粒负载在各种基材上得到。
[0030]在本专利技术的一种实施方式中，所述的基材包括织物、木材、金属、玻璃、陶瓷中的一种。
[0031][有益效果][0032](1)本专利技术的制备方法工艺简单，易操作，可以拓展到大规模制备。
[0033](2)本专利技术制备得到的具有光热性能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
°
，同时具有极佳的环境稳定性，可以极大地改善超疏水颗粒的疏水性易被破坏这一缺点。
[0034](3)本专利技术的具有光热性能的超疏水普鲁士蓝纳米颗粒在近红外激光辐照下表面温度可以迅速升高，存在明显的光热现象，可以用于防覆冰和光热除冰。
附图说明
[0035]图1为超疏水普鲁士蓝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备具有光热性能的超疏水普鲁士蓝纳米颗粒的方法，其特征在于，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，得到具有光热性能的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。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中铁氰化钾与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1：12～20。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述反应的条件为：温度为60℃～90℃，时间为12h～24h，反应pH为1～4。4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中硫醇选自烷基硫醇或全氟烷基硫醇中的一种；步骤(2)中烷基硫醇的分子式为C
n
H
2n+1
SH，其中n代表10至20...

【专利技术属性】
技术研发人员：付少海，刘明明，朱若斐，李敏，张丽平，王冬，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：