[发明专利]仿生免修饰超疏水Cu-Zn-CeO2

说明书

本发明涉及金属材料表面改性技术领域，尤其涉及仿生免修饰超疏水Cu‑Zn‑CeO₂层的制备方法及其应用。所述方法步骤为：1)电沉积溶液配置：将水溶性的铜盐溶液、锌盐溶液分别与酒石酸钾钠混合，分别得到溶液A、溶液B，备用；然后将溶液A、溶液B混合后再加入氢氧化钠，最后加入纳米CeO₂，搅拌均匀，即得；2)利用电沉积技术将步骤1)得到的电沉积溶液沉积在金属表面形成仿生微纳米复合结构Cu‑Zn‑CeO₂层；然后将该金属在室温条件下自然放置达到设定的时间，即可。本发明的方法结合CeO₂自身的疏水特性和CuO/ZnO的吸氧性，通过形成的Cu‑Zn‑CeO₂层在不经过低能修饰的情况下即实现了超疏水性。

技术领域

本发明涉及金属材料表面改性技术领域，尤其涉及一种仿生免修饰超疏水 Cu-Zn-CeO₂层的制备方法及其应用。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

目前，我国大部分陆地油田开采进入中后期，产出液中含水量不断上升，油气井管、地面集输系统管线和设备等的结垢问题愈发严重。除垢会影响生产，需要消耗大量的除垢剂或施工机具，投入成本高，浪费人力和能源，且不能根除结垢。因此，从源头上控制油气井管、地面集输系统管线和设备等结垢具有重要的意义。结垢伴随着复杂的物理化学反应，可分为两步：一是以固体表面为衬底生成垢的晶核；二是晶核长大形成结垢层。根据Young’s理论，相同条件下，固体表面能越小，接触角就越大，则晶体在该固体表面的形核功也越大，其异质形核能力也就越低。因此，设法增大油田采出液与管线和设备之间的接触角，实现钢材表面的疏水性，避免垢晶体以管线和设备表面为衬底形核长大，可以解决其表面的结垢问题。

通常，金属基表面实现超疏水性除了需要构建合适的表面微结构还需要低能物质进行表面修饰。然而，本发明人研究发现：低能修饰物大都是含氟或者烷烃类等有机物质，它们通常很脆弱且易溶于有机溶剂，大大降低了超疏水表面的稳定性。

发明内容

针对上述的问题，本发明人认为如果不经过低能修饰也能实现超疏水，有望大大提高管线和设备上超疏水表面的稳定性。为此，本发明提出了一种仿生免修饰超疏水Cu-Zn-CeO₂层的制备方法及其应用，该方法结合CeO₂自身的疏水特性和CuO/ZnO的吸氧性，通过一步电沉积形成的Cu-Zn-CeO₂层在不经过低能修饰的情况下即实现了超疏水性。

本发明第一目的：提供一种仿生免修饰超疏水Cu-Zn-CeO₂层的制备方法。

本发明第二目的：提供所述仿生免修饰超疏水Cu-Zn-CeO₂层的制备方法的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术手段为：

首先，本发明公开一种仿生免修饰超疏水Cu-Zn-CeO₂层的制备方法，包括如下步骤：

(1)电沉积溶液配置：将水溶性的铜盐溶液、锌盐溶液分别与酒石酸钾钠混合，分别得到溶液A、溶液B，备用；然后将溶液A、溶液B混合后再加入氢氧化钠，最后加入纳米CeO₂，搅拌均匀，即得。

(2)利用电沉积技术将步骤(1)得到的电沉积溶液沉积在金属表面形成仿生微纳米复合结构Cu-Zn-CeO₂层；然后将该金属在室温条件下自然放置达到设定的时间，即可。

其次，本发明公开所述仿生免修饰超疏水Cu-Zn-CeO₂层的制备方法在金属表面疏水性改性中的应用。

与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：