[发明专利]以铜泡沫为基底的仿生超疏水膜的制备方法及其应用

权利要求书

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 6～18 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，其中，所述过硫酸铵摩尔浓度为0.1～0.5 mol/L；所述磷酸盐是Na₂HPO₄, NaH₂PO₄, K₂HPO₄, KH₂PO₄, NH₄H₂PO₄, (NH₄)₂HPO₄中任一种，摩尔浓度为0.5～1.2 mol/L；所述过硫酸铵和磷酸盐的体积比为1:1，过硫酸铵和磷酸盐的体积之和占溶液总体积的10～40%；

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1～5 mol/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a)中，所述HCl溶液摩尔浓度为2 mol/L。

4.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0.3 mol/L；所述磷酸盐是Na₂HPO₄，摩尔浓度0.8 mol/L；所述过硫酸铵和磷酸盐的体积比为1:1，过硫酸铵和磷酸盐的体积之和占溶液总体积的20%，浸泡时间12 h。

5.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c)中，所述硅烷偶联剂是γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液(KH-550)，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶液(KH-560)，γ-丙基三甲氧基硅烷溶液(KH-570)，乙烯基三乙氧基硅烷溶液(A151)，乙烯基三甲氧基硅烷(A171)中任一种；所用去离子水体积为硅烷偶联剂体积的25%。

6.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c)中，所述硅烷偶联剂是γ-丙基三甲氧基硅烷溶液（KH-570）；所述蒸汽改性温度120℃，改性时间3 h。

7.根据权利要求1-6任意一项所述方法制得的以铜泡沫为基底的仿生超疏水膜。

8.根据权利要求7所述以铜泡沫为基底的仿生超疏水膜，其特征在于：铜泡沫表面由纳米片组成乳突状的微纳尺寸的双重粗糙度；所述铜泡沫孔尺寸直径在200～400μm，形成的乳突状结构尺寸在20～30μm，由纳米片相互交错组成。

9.一种如权利要求7或8所述以铜泡沫为基底的仿生超疏水膜的应用，其特征在于：将其应用于油水分离。