[发明专利]用于水处理过程的去除浮油的DLC薄膜及制备方法

说明书

本申请涉及一种用于水处理过程的去除浮油的DLC薄膜及制备方法，所述方法包括如下步骤：在基板的表面磁控溅射以形成Cu涂层；将设置有所述Cu涂层的所述基板进行第一次热处理，以使得所述Cu涂层去润湿化以形成纳米金属Cu颗粒；再将进行过第一次热处理的设置有所述Cu涂层的所述基板放置于C₂H₂、H₂与CF₄的混合气体中，进行第二次热处理，以使得所述基板表面在纳米金属Cu颗粒的催化下形成含有F的DLC薄膜；将所述含有F的DLC薄膜与基板表面直接机械剥离。其最终形成的DLC薄膜比表面积大、孔隙率高、结构稳定、机械力学性能好，同时拥有较高的疏水性和亲油性，可满足于水处理过程中除油环节的需要。

技术领域

本发明涉及一种用于水处理过程的去除浮油的DLC薄膜及制备方法，属于薄膜技术领域。

背景技术

类金刚石碳(Diamond like carbon，DLC)是含有sp³键或sp³杂化态的金刚石相与sp²键合的石墨相两者相混合的非晶亚稳态结构材料，化学稳定性高、耐磨性好，致密的DLC沉积层常被用做金属工件表面的保护性涂层。进一步研究发现，DLC同样表现出显著的疏水亲油特性，并且通过在DLC中掺杂其他元素可使这一特性得到进一步的提升。有研究指出，在DLC中掺杂F元素可有效降低材料表面的电子极化强度，使其与极性的水接触时的界面能(DLC/水界面能)大幅升高，而与非极性的油接触时的界面能(DLC/油界面能)大幅降低，在水/油共存的多相体系中油相更易于在其表面发生吸附。

传统的DLC沉积层大多致密，孔隙率低，与金属基底的结合力强，用做金属工件表面的保护性涂层较为常见。但是，现有的吸油膜材料，大多是将具有疏水亲油特性的物质包覆在纤维布或纤维膜的单根纤维表面。这一包覆处理需要特殊的操作过程，且包覆的完整度、包覆物质与纤维间的结合力不易控制，会影响到最终的除油效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于水处理过程的去除浮油的DLC薄膜及制备方法，其最终形成的DLC薄膜比表面积大、孔隙率高、结构稳定、机械力学性能好，同时拥有较高的疏水性和亲油性，可满足于水处理过程中除油环节的需要。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于水处理过程的去除浮油的DLC薄膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

在基板的表面磁控溅射以形成Cu涂层；

将设置有所述Cu涂层的所述基板进行第一次热处理，以使得所述Cu涂层去润湿化以形成纳米金属Cu颗粒；

再将进行过第一次热处理的设置有所述Cu涂层的所述基板放置于C₂H₂、H₂与CF₄的混合气体中，进行第二次热处理，以使得所述基板表面在纳米金属Cu颗粒的催化下形成含有F的DLC薄膜；

将所述含有F的DLC薄膜与基板表面直接机械剥离。

进一步地，所述第一次热处理的过程具体为：

将设置有所述Cu涂层的所述基板放置于纯Ar气氛中，并在200～300℃的高温下热处理1～2h，以形成纳米金属Cu颗粒。

进一步地，所述纳米金属Cu颗粒的直径为10～20nm。

进一步地，所述第二次热处理的温度范围为250～350℃，所述第二次热处理的时长范围为2～10h。

进一步地，所述Cu涂层的厚度小于等于20nm。

进一步地，所述基板为石英板。

本发明还提供一种用于水处理过程的去除浮油的DLC薄膜，采用如上所述的用于水处理过程的去除浮油的DLC薄膜的制备方法制成。