[发明专利]一种具有表面疏水性的硫化亚铜材料及其制备方法

说明书

本发明属于固体表面技术领域，具体涉及一种具有表面疏水性的硫化亚铜材料及其制备方法。所述硫化亚铜材料由硫化亚铜纳米片密集垂直排布于铜基材料表面，然后经疏水处理得到，所述硫化亚铜纳米片尺寸为0.5～10μm，厚度为0.1～0.5μm。其是采用三步法制备。第一步、在铜基材料表面原位生长氧化亚铜；第二步、在氧化亚铜表面原位生长硫化亚铜纳米片；第三步、通过加热处理或在空气中放置使硫化亚铜材料表面具有疏水性。本发明工艺简单，容易操作，利于大规模工业化生产制备具有疏水性的硫化亚铜片状阵列，仅仅通过加热处理或空气中放置的方法进行表面疏水改性，避免了额外使用低表面能物质的化学修饰，节约了成本。

技术领域

本发明属于固体表面技术领域，具体涉及一种具有表面疏水性的硫化亚铜材料及其制备方法。

背景技术

固体表面的浸润性主要由固体表面的粗糙结构和化学成分共同决定。近几十年来，由于特殊浸润性固体表面在工农业生产和人们的日常生活中发挥了越来越大的作用而引起了研究者们的广泛关注。

随着纳米技术的不断发展，人们对微纳米结构的半导体材料进行了广泛的研究。作为一种p型半导体材料，硫化亚铜的禁带宽度约为1.2eV，被广泛应用于太阳能电池、生物传感等领域。对于固/液(固/气)界面接触反应，固体表面的微纳米结构以及浸润性对其性能影响很大。为了提高硫化亚铜的性能，人们尝试制备大比表面积的硫化亚铜材料。

目前报道的硫化亚铜材料的制备方法主要采用电化学法，如Nanoscale,2014,6,14305-14318发表了题为“Anodic Cu₂S and CuS nanorod and nanowall arrays:preparation,properties and application in CO₂ photoreduction”的论文(PiyushKar, Samira Farsinezhad,Xiaojiang Zhang,et al.)，以铜基材料为基底，硫化钠溶液为电解液，采用电沉积法制备了硫化亚铜或硫化铜壁状、棒状和叶片状结构，该论文对其表面的浸润性没有进行研究。Materials Letters,2016,182,68–71发表了题为“A novelsuperhydrophilic-underwater superoleophobic Cu₂S coated copper mesh forefficient oil-water separation”(Pihui Pi,Kun Hou,Cailong Zhou,et al.)的论文，以铜网为基底，硫化钠溶液为电解液，采用电化学氧化法制备了卷板状超亲水硫化亚铜并用于油水分离。中国发明专利CN106048692A以黄铜或泡沫铜为基底，以硫化钠和氢氧化钠混合溶液为电解液，采用阳极氧化的方法制备了壁状硫化亚铜。采用电化学法制备硫化亚铜，其影响因素较多，工艺较为复杂，其制备过程需借助电沉积设备，且制备出的硫化亚铜壁状结构排列非常紧密，不利于制备疏水性表面。针对上述问题，本发明提出一种具有表面疏水性的硫化亚铜材料及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种硫化亚铜材料及其制备方法。该硫化亚铜材料由硫化亚铜片状结构密集垂直排布于铜基材料表面得到，具有表面疏水性，本发明制备方法操作简单、重复性好、成本低、适合大面积制备且不需要进行低表面能物质的化学修饰。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种具有表面疏水性的硫化亚铜材料，所述硫化亚铜材料由硫化亚铜纳米片密集垂直排布于铜基材料表面，然后经疏水处理得到，所述硫化亚铜纳米片尺寸为0.5～10μm，厚度为0.1～0.5μm。

按上述方案，所述具有表面疏水性的硫化亚铜材料在空气中对水的静态接触角为130～170°。

按上述方案，所述的疏水处理为：加热处理或在空气中常温放置；所述的加热处理为60～100℃处理3～48h，或室温下在空气中放置7～180d。