一种MXene基超疏水光热涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种MXene基超疏水光热涂层及其制备方法和应用，其制备方法包括将Ti3AlC2与HF混合后，搅拌反应，并超声后干燥处理，得到MXene粉末，将所述MXene粉末分散于水中，得到MXene分散液；将MXene分散液与FAS的乙醇溶液共混，室温静置反应后，得到F

【技术实现步骤摘要】
一种MXene基超疏水光热涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于功能涂层领域，涉及一种MXene基超疏水光热涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]MXene是一种新型二维过渡金属碳化物和/或氮化物，其比表面积大，具有丰富可调控的表面官能团，赋予基材光热转换、导电、增强、阻燃、抗菌等性能，从而使得MXene在传感器、特种防护等领域中有广泛应用。MXene自身具有一定的亲水性，从而限制了其在超疏水领域的应用范围，如：轮船用超疏水防腐涂层、防雾超疏水涂层等。超疏水性能指的是水滴在固体表面的接触角大于150
°
，可以自由滚动的现象。由于MXene表面具有丰富的官能团，因此可以对MXene进行一定的改性从而提高其疏水性，进而拓宽应用范围。
[0003]近年来MXene基超疏水涂层是研究的一个热点，现有制备MXene基超疏水涂层的方法多为使用低表面能的全氟化物对MXene进行改性，从而赋予改性MXene一定的疏水性。但是该方法得到的MXene基涂层的水接触角改善有限，依旧不能满足某些特种领域的使用要求，如：轮船超疏水防腐、飞机超疏水防雾防冰等，而且现有的MXene基涂层的光热转换效率差，在轮船或者飞机等特种装备上的防冰效果差。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种MXene基超疏水光热涂层及其制备方法和应用，从而有效解决现有技术中MXene涂层疏水性能差，且光热转换效率低的技术问题。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种MXene基超疏水光热涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1：将Ti3AlC2与HF混合后，搅拌反应，并超声后干燥处理，得到MXene粉末，将所述MXene粉末分散于水中，得到MXene分散液；
[0008]S2：将所述MXene分散液与FAS的乙醇溶液共混，室温静置反应后，得到F
‑
MXene分散液；
[0009]S3：将多巴胺、三羟甲基氨基甲烷以及乙醇加入水中，搅拌溶解分散均匀，并加入所述F
‑
MXene分散液，搅拌混合均匀，并调节体系pH值，恒温搅拌反应完全后，抽滤烘干得到所述MXene基超疏水光热涂层。
[0010]优选的，步骤S1中，所述HF通过HCl与LiF原位反应制得。
[0011]优选的，步骤S1中，所述Ti3AlC2与LiF的质量比为1:(1.6～2)。
[0012]优选的，步骤S1中，干燥处理为冷冻干燥。
[0013]优选的，步骤S2中，所述MXene与FAS的质量浓度比为(0.1～0.15):(0.01～0.02)。
[0014]优选的，步骤S2中，所述MXene分散液与FAS的乙醇溶液共混，室温静置20～24h。
[0015]优选的，步骤S2中，室温静置反应后，得到F
‑
MXene的乙醇分散液，然后将该F
‑
MXene的乙醇分散液抽滤烘干，并再次分散于水中，得到所述F
‑
MXene分散液。
[0016]优选的，步骤S3中，F
‑
MXene与多巴胺的质量浓度比为(0.006～0.02):(0.002～0.06)。
[0017]一种MXene基超疏水光热涂层，通过上述的方法制得，所述涂层的水接触角为179
°
～180
°
。
[0018]上述的MXene基超疏水光热涂层在防腐防雾以及防冰领域的应用。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0020]本专利技术提供了一种MXene基超疏水光热涂层的制备方法，首先使用全氟硅烷降低MXene的表面能，提高其疏水性，再用聚多巴胺这种粘附性超强的化学物质对疏水F
‑
MXene进行改性，使得疏水F
‑
MXene纳米片叠合在一起，纳米片之间孔隙变小，提高堆积密度，实现了密集堆积，即通过化学表面官能团改性与物理结构改性方案的有效耦合，构筑疏水性超强的F
‑
MXene@PDA复合材料，另外PDA本身具备光热转换性能，与MXene进行协同作用，有效提高了MXene的光热转换效率，配合抽滤工艺，得到超疏水光热涂层。同时在本专利技术中，MXene与FAS以及PDA均为化学键合，结合力更强，材料的稳定性更好。
[0021]进一步的，本专利技术中的HF优选的通过HCl与LiF原位反应制得，因为HF本身具有毒性，该原位合成的方法有效避免了毒性物质的直接使用。
[0022]进一步的，Ti3AlC2与LiF的质量比为1:(1.6～2)，可有效实现Ti3AlC2的刻蚀，得到MXene片层材料。
[0023]进一步的，步骤S1中，干燥处理为冷冻干燥，该干燥方法一方面可有效避免MXene的氧化，另一方面可较好地维持MXene的片层结构。
[0024]进一步的，MXene与FAS的质量浓度比为(0.1～0.15):(0.01～0.02)，可有效使得FAS对MXene进行表面改性。
[0025]进一步的，MXene分散液与FAS的乙醇溶液共混，室温静置20～24h，使得FAS对MXene的表面进行充分改性。
[0026]进一步的，步骤S2中，室温静置反应后，得到F
‑
MXene的乙醇分散液，然后将该F
‑
MXene的乙醇分散液抽滤烘干，并再次分散于水中，得到所述F
‑
MXene分散液。该过程，一方面可以去除乙醇溶剂，另一方面便于对后续反应中的F
‑
MXene的投加量进行有效控制。
[0027]进一步的，步骤S3中，F
‑
MXene与多巴胺的质量浓度比为(0.006～0.02):(0.002～0.06)，可有效使得生成的聚多巴胺使F
‑
MXene纳米片之间孔隙变小，有效改善其疏水性能，同时使得生成的聚多巴胺有效与MXene进行耦合，提高MXene的光热转换效能。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0029]图1为本专利技术中一种MXene基超疏水光热涂层制备方法的流程示意图；
[0030]图2为本专利技术中实施例1制得的MXene基超疏水材料的SEM图；
[0031]图3为本专利技术中实施例1制得的MXene基超疏水光热涂层的水接触角测试过程及测
试结果图(a:1s；b:2s；c:3s；d:4s)；
[0032]图4为本专利技术中实施例1制得的MXene基超疏水光热涂层以及单纯的MXene涂层的光热效率测试结果。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MXene基超疏水光热涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将Ti3AlC2与HF混合后，搅拌反应，并超声后干燥处理，得到MXene粉末，将所述MXene粉末分散于水中，得到MXene分散液；S2：将所述MXene分散液与FAS的乙醇溶液共混，室温静置反应后，得到F
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MXene分散液；S3：将多巴胺、三羟甲基氨基甲烷以及乙醇加入水中，搅拌溶解分散均匀，并加入所述F
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MXene分散液，搅拌混合均匀，并调节体系pH值，恒温搅拌反应完全后，抽滤烘干得到所述MXene基超疏水光热涂层。2.根据权利要求1所述的一种MXene基超疏水光热涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述HF通过HCl与LiF原位反应制得。3.根据权利要求2所述的一种MXene基超疏水光热涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述Ti3AlC2与LiF的质量比为1:(1.6～2)。4.根据权利要求1所述的一种MXene基超疏水光热涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1中，干燥处理为冷冻干燥。5.根据权利要求1所述的一种MXene基超疏水光热涂层的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建中，陈珍，张文博，张惠，王佳宁，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：