本发明专利技术提供一种基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层及其制备方法，包括以下步骤：(1)制备MXene纳米片；采用金种子溶液再生长法，获得Au纳米颗粒；(2)将所述MXene纳米片与所述Au纳米颗粒的分散液形成MXene@Au杂化分散液，干燥获得MXene@Au杂化粉末；(3)将所述MXene@Au杂化粉末加入到水性聚氨酯中得到MXene@Au杂化物的水性聚氨酯分散液；制备改性的超疏水氧化硅纳米颗粒；(4)将所述MXene@Au杂化物的水性聚氨酯分散液和所述改性的超疏水氧化硅纳米颗粒的分散液，依次喷涂、加热干燥，获得涂层。本发明专利技术有效地提高了MXene光热疏水涂层的光热转化能力，可用于光热除霜除冰、远程光驱动、药物输送传递等领域。药物输送传递等领域。药物输送传递等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层及其制备方法
[0001]本专利技术属于疏水材料领域，尤其涉及一种基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层及其制备方法。
技术介绍
[0002]超疏水表面具有自清洁性、斥水性等性质；超疏水材料的接触角大于150
°
，滚动角小于10
°
。作为超疏水材料之一，光热超疏水涂层在建筑防冰、室外除霜除冰、柔性穿戴设备、远程光驱动、协助药物输送等领域具有巨大潜力。要获得性能优异的光热超疏水涂层，一方面是通过选择光热材料来赋予涂层高的光热转化效率，一方面是使其表面拥有超疏水能力。
[0003]光热超疏水涂层的光热转化效率与光热填料是分不开的。填料的光学性能、导热性和分散性都影响着涂层性能。MXene(碳化钛)纳米材料具有等离激元增强效应和宽吸收带，鉴于其良好的光学性能和快速的传热，已广泛应用于光吸收器件和光热转换器件。将MXene用作光热超疏水涂层的光热填料，可促进快速高效的高热转换。CN109439188B提供了一种超疏水的光热涂层及其制备方法，该超疏水光热涂层包括：改性多层MXene化合物、改性单层MXene化合物、乙酸乙酯、聚二甲基硅氧烷和固化剂；它具有很好的机械、化学耐性和光热性能。但是，考虑到喷涂溶剂的流动性和MXene纳米材料在喷涂溶液中的分散性，当只有单一的光热填料时，其光热转化效率不高。
技术实现思路
[0004]本专利技术目的在于提供一种基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层及其制备方法,以解决光热超疏水涂层光热转化效率不高的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的一种基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层及其制备方法的具体技术方案如下：
[0006]一种基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)利用MXene材料，用盐酸或氢氟酸刻蚀MAX(碳钛化铝)获得MXene纳米片；采用金种子溶液再生长法，获得Au纳米颗粒；
[0008](2)将所述MXene纳米片与所述Au纳米颗粒的分散液进行超声共混合，形成MXene@Au杂化分散液，干燥获得MXene@Au杂化粉末；
[0009](3)将所述MXene@Au杂化粉末加入到水性聚氨酯中得到MXene@Au杂化物的水性聚氨酯分散液；利用Stober法，制备氧化硅纳米颗粒：将氧化硅纳米颗粒与1H，2H，3H，4H
‑
全氟烷基三乙氧基硅烷进行耦合，获得改性的超疏水氧化硅纳米颗粒；
[0010](4)使用喷枪，将所述MXene@Au杂化物的水性聚氨酯分散液和所述改性的超疏水氧化硅纳米颗粒的分散液，依次喷涂、加热干燥，获得基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层。
[0011]进一步，所述MXene纳米片是Ti3C2T
x
片层状纳米材料,所述Au纳米颗粒为25至35nm
的球形Au纳米颗粒。
[0012]进一步，在所述步骤(3)中，所述MXene@Au杂化物的水性聚氨酯分散液中，所述MXene纳米片占水性聚氨酯分散液的质量分数为1％至4％。
[0013]优选地，在所述步骤(3)中，所述MXene@Au杂化物的水性聚氨酯分散液中，所述MXene纳米片占水性聚氨酯分散液的质量分数为3％。
[0014]进一步，在所述步骤(2)中，所述MXene@Au杂化物的水性聚氨酯分散液中，所述MXene@Au杂化粉末中MXene与Au的质量比为12：1至6：1。
[0015]优选地，在所述步骤(2)中，所述MXene@Au杂化物的水性聚氨酯分散液中，所述MXene@Au杂化粉末中MXene与Au的质量比为8：1。
[0016]进一步，在所述步骤(3)中，所述改性的氧化硅纳米颗粒质量是水性聚氨酯分散液质量的1.5％至6％。
[0017]优选地，在所述步骤(3)中，所述改性的氧化硅纳米颗粒质量是水性聚氨酯分散液质量的3.5％。
[0018]本专利技术还提供了一种基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层，由上述方法制得。
[0019]本专利技术的一种基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层及其制备方法具有以下优点：利用MXene@Au杂化物作为光热填料，并将改性氧化硅纳米颗粒进行喷涂在MXene@Au杂化光热涂层上，实现了MXene@Au杂化光热涂层的光热超疏水性能。这种光热超疏水涂层中MXene@Au杂化物所具备的表面等离激元效应和协同光热效应，有效地提高了涂层的光热转化效率，并且改性氧化硅纳米颗粒的喷涂操作使得光热超疏水涂层具备稳定优秀的超疏水表现。
附图说明
[0020]图1为本申请所提供的基于MXene@Au杂化物光热超疏水涂层的制备流程图；
[0021]图2为实施例1制备的MXene@Au杂化物粉末与单纯MXene材料的X射线衍射结果的对比图；
[0022]图3为实施例1制备的MXene@Au杂化物与单纯MXene材料的扫描电镜图及MXene@Au杂化物的透射电镜图；
[0023]图4为实施例1制备的MXene@Au杂化物与单纯MXene材料的X射线光电子能谱结果的对比图；
[0024]图5为实施例1制备的MXene光热涂层与MXene@Au杂化物光热涂层的光吸收率对比图谱；
[0025]图6为实施例1制备的MXene光热涂层和MXene@Au杂化物光热涂层在激光照射下的光热性能对比结果；
[0026]图7为实施例1制备的喷涂改性氧化硅后的MXene@Au杂化物光热超疏水涂层的表面扫描电镜图和截面扫描电镜图；
[0027]图8为实施例1制备的基于MXene@Au杂化物光热超疏水涂层的接触角测试数据图和滚动角测试数据图；
[0028]图9为实施例1制备的喷涂改性氧化硅后的MXene@Au杂化物光热超疏水涂层和喷涂改性氧化硅后的MXene光热超疏水涂层的光热性能对比图；
[0029]图10为实施例1制备的基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层在经历多次光热转换循环后的接触角测试结果图；
[0030]图11为实施例1制备的基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层在酸、碱溶液下的接触角测试结果图；
[0031]图12为实施例1和例2制备的基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层的光吸收率测试图谱；
[0032]图13为实施例1和例3制备的基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层的光吸收率测试图谱；
[0033]图14为实施例1和例4制备的基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层的接触角测试数据；
[0034]图15为实施例1和例4制备的基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层的光吸收率测试图谱；
[0035]图16为实施例1制备的基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层和根据对比实施例1制备的未喷涂改性氧化硅的MXene@Au杂化物光热涂层的除霜性能测试；...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用MXene材料，用盐酸或氢氟酸刻蚀碳钛化铝获得MXene纳米片；采用金种子溶液再生长法，获得Au纳米颗粒；(2)将所述MXene纳米片与所述Au纳米颗粒的分散液进行超声共混合，形成MXene@Au杂化分散液，干燥获得MXene@Au杂化粉末；(3)将所述MXene@Au杂化粉末加入到水性聚氨酯中得到MXene@Au杂化物的水性聚氨酯分散液；利用Stober法，制备氧化硅纳米颗粒：将氧化硅纳米颗粒与1H，2H，3H，4H
‑
全氟烷基三乙氧基硅烷进行耦合，获得改性的超疏水氧化硅纳米颗粒；(4)使用喷枪，将所述MXene@Au杂化物的水性聚氨酯分散液和所述改性的超疏水氧化硅纳米颗粒的分散液，依次喷涂、加热干燥，获得基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层。2.根据权利要求1所述的基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述MXene纳米片是Ti3C2T
x
片层状纳米材料，所述Au纳米颗粒为25至35nm的球形Au纳米颗粒。3.根据权利要求2所述的基于MXene@Au杂化物的光热超疏水涂层的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述MXene@Au杂化物的水性聚氨酯分散液中，所述MXene纳米片占水性聚氨酯分散液的质量分数为1％...
【专利技术属性】
技术研发人员：王佳莹，王志明，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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