CN108468078A - 一种梯度浸润性表面的制备方法及应用 - Google Patents
一种梯度浸润性表面的制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108468078A CN108468078A CN201810214235.9A CN201810214235A CN108468078A CN 108468078 A CN108468078 A CN 108468078A CN 201810214235 A CN201810214235 A CN 201810214235A CN 108468078 A CN108468078 A CN 108468078A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gradient
- wellability
- copper
- net
- sheet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 81
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 77
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 77
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 52
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 36
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 22
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 claims description 42
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 22
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 18
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 18
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000004519 grease Substances 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N ammonium fluoride Chemical class [NH4+].[F-] LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 3
- SOHRFSNWVAXMIS-UHFFFAOYSA-N ethane-1,2-diol;perchloric acid Chemical compound OCCO.OCl(=O)(=O)=O SOHRFSNWVAXMIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 3
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000019476 oil-water mixture Nutrition 0.000 claims description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000007743 anodising Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000026058 directional locomotion Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/34—Anodisation of metals or alloys not provided for in groups C25D11/04 - C25D11/32
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/26—Anodisation of refractory metals or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
Abstract
本发明公开了一种梯度浸润性表面的制备方法及应用，采用阳极氧化法，将铜、锌、不锈钢以及钛材质制备的片或网作为工作电极，再根据不同材质选取不同的对电极，然后在特定的电解液中进行氧化，阳极氧化反应开始时，利用提拉法向上不断提拉工作电极，直到工作电极完全被提拉出电解液，阳极氧化反应结束，取下工作电极，用去离子水冲洗掉残留的电解液，在室温下干燥12h，即得到具有梯度浸润性表面，然后利用上述制备的梯度浸润性表面控制水下油滴定向运动以及液体选择性分离。本发明所需设备少，成本低，操作简单；在控制水下油滴定向运动的过程中具有简单快捷等优点；在控制液体选择性分离的过程中能避免孔道被油污堵塞污染，实现高效分离。
Description
技术领域
本发明属于功能材料制备领域，具体的说，涉及一种梯度浸润性表面的制备以及利用上述表面进行液体定向运输和液体选择性分离。
背景技术
液体的定向运动及选择性分离在液体运输、可控油水分离、可控化学反应等微流体器件以及生物医药方面具有重要的科学研究意义和广泛的应用前景。
已有研究人员通过制备梯度浸润性表面实现了液体微尺度的方向性运动。通过设计表面化学组成梯度、几何结构梯度或者以上二者结合的梯度可以获得具有梯度浸润性的表面。利用梯度浸润性表面各范围内的表面张力及拉普拉斯压力的差异，在宏观上体现在接触角、粘附力等的差异，可以实现液体的运输。(详见参考文献[1]:M.K.Chaudhury,G.M.Whitesides,Science 1992,256,1539-1541；参考文献[2]:S.Daniel,M.K.Chaudhury,J.C.Chen,Science2001,291,633-636；参考文献[3]:J.Ju,K.Xiao,X.Yao,H.Bai,L.Jiang,Adv.Mater.2013,25,5937-5942.)虽然以上方法均实现了液体的定向运动，但也存在不足之处，如需要利用含氟化合物，制备过程复杂，成本需求高等。
而利用特殊浸润性材料，即亲水疏油或疏油亲水特性的材料，进行油水分离已得到广泛的研究,特别是利用超亲水和水下超疏油材料在重力作用下可以实现油水分离。(详见参考文献[1]:Z.X.Xue,S.T.Wang,L.Lin,L.Chen,M.J.Liu,L.Feng,L.Jiang,Adv.Mater.2011,23,4270-4273；参考文献[2]：F.Zhang,W.B.Wang,Z.Shi,D.Wang,J.Jin,L.Jiang,Adv.Mater.2013,25,4192-4198.)但在重力法液体分离的过程中，油水分离孔道容易被油污堵塞，导致不连续分离，降低了油水分离效率。
因此，如何提供一种操作简单、易于控制以及经济实惠的梯度浸润性表面来进行液体定向运输以及如何在避免重力法油水分离过程中孔道被油污污染堵塞的情况下实现液体选择性分离，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种操作简单、成本低、易于控制的阳极氧化法来制备梯度浸润性表面，且利用上述表面来实现水下油滴定向运动；同时利用上述表面进行液体选择性分离，避免了重力法油水分离中油污堵塞孔道的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种梯度浸润性表面的制备方法，包括以下步骤：
(1)将铜片或铜网依次用丙酮、乙醇和去离子水清洗干净，60℃干燥30min；
(2)将步骤(1)清洗好的铜片或铜网作为工作电极，铜丝作为对电极，两电极之间的距离为2-5cm，铜片或铜网的阳极氧化在1mol/L的KOH电解液中进行，采用恒流模式进行氧化，氧化电流密度为6mA/cm2，在氧化的过程中利用提拉法控制氧化时间。
(3)阳极氧化反应开始时，向上不断提拉工作电极，提拉速度为12mm/min，直到工作电极完全被提拉出电解液，阳极氧化反应结束，取下工作电极，用去离子水冲洗掉残留的电解液，在室温下干燥12h，即得到具有梯度浸润性表面。
优选地，所述铜片或铜网可由钛片或钛网代替，铂丝作为对电极，两电极之间的距离为2-5cm，且所述钛片或钛网的阳极氧化在含有0.25wt％氟化铵、98vol％乙二醇水溶液配制成的电解液中进行，氧化电压为50V，阳极氧化反应开始时，向上不断提拉工作电极，提拉速度为1mm/min。
优选地，所述铜片或铜网可由不锈钢片或不锈钢网代替，石墨作为对电极，两电极之间的距离为2-5cm，且所述不锈钢片或不锈钢网的阳极氧化在含有5vol％高氯酸乙二醇溶液配制成的电解液中进行，氧化电压为30V，阳极氧化反应开始时，向上不断提拉工作电极，提拉速度为1mm/min。
优选地，所述铜片或铜网可由锌片或锌网代替，铅板作为对电极，两电极之间的距离为2-5cm，且所述锌片或锌网的阳极氧化在质量分数为40％的氢氟酸水溶液与无水乙醇的混合液制成的电解液中进行，氧化电流密度0.15mA/cm2，阳极氧化反应开始时，向上不断提拉工作电极，提拉速度为1mm/min。
优选地，所述铜片、钛片、不锈钢片以及锌片的长度为20-30mm。
优选地，所述铜网、钛网、不锈钢网以及锌网的长度为60-80mm，目数为130-200目。
一种由上述所述的一种梯度浸润性表面的制备方法制备出的铜片、钛片、不锈钢片以及锌片梯度浸润性表面在控制水下油滴定向运动中的应用。
一种控制水下油滴定向运动的方法，将上述制备方法制备出的铜片、钛片、不锈钢片以及锌片梯度浸润性表面中浸润性大的一端倾斜一定的角度，在梯度浸润性表面浸润性大的一端滴加油滴，油滴向梯度浸润性表面浸润性小的一端移动一定的距离后停止运动；将梯度浸润性表面浸润性小的一端倾斜一定的角度，在梯度浸润性表面浸润性小的一端滴加油滴，油滴直接停止在梯度浸润性表面浸润性小的一端。
一种由上述所述的一种梯度浸润性表面的制备方法制备出的铜网、钛网、不锈钢网以及锌网梯度浸润性表面在横向液体选择性分离的应用。
一种横向液体选择性分离的方法，当油水混合物平行于上述制备方法制备出的梯度浸润性表面流动时，水在梯度浸润性表面形成梯度渗透，即氧化时间长的一端快速过滤，而油滴在此处受到强烈的排斥浮于表面，从而实现油水的高效选择性分离。
本发明有益效果：
1、本发明采用阳极氧化法成功制备出了梯度浸润性表面，其制备方法所需设备少，溶液简单易得，成本低，操作简单、容易控制；
2、本发明采用制备的铜片、钛片、不锈钢片以及锌片梯度浸润性表面在控制水下油滴定向运动的过程中具有简单快捷等优点；
3、本发明利用铜网、钛网、不锈钢网以及锌网梯度浸润性表面进行横向液体梯度渗透进而实现液体油水选择性分离，此方法能避免油污堵塞孔道，从而高效的控制油水分离。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明梯度浸润性表面制备过程示意图。
图2为本发明梯度浸润性铜片表面示意图。
图3为本发明梯度浸润性铜片表面选取的位置Ⅰ-Ⅳ的扫描电镜图片。
图4为本发明梯度浸润性铜片表面选取的位置Ⅰ-Ⅳ的水滴浸润性图片。
图5为本发明梯度浸润性铜片表面选取的位置Ⅰ-Ⅳ的水下油滴浸润性图片。
图6为本发明梯度浸润性铜片表面控制水下油滴定向运动示意图。
图7为本发明梯度浸润性铜网表面示意图。
图8为本发明梯度浸润性铜网表面选取的位置Ⅰ-Ⅳ的扫描电镜图片。
图9为本发明梯度浸润性铜网表面选取的位置Ⅰ-Ⅳ的水滴浸润性图片。
图10为本发明梯度浸润性铜网表面选取的位置Ⅰ-Ⅳ的水下油滴浸润性图片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行完整、清楚的描述。
实施例1
(1)将铜片依次用丙酮、乙醇和去离子水清洗干净，60℃干燥30min；
(2)将步骤(1)清洗好的铜片作为工作电极，铜片长度为24mm，铜丝作为对电极，两电极之间的距离为3cm，工作电极的顶端固定在提拉机上，其中，铜片的阳极氧化在1mol/L的KOH电解液中进行，采用恒流模式进行氧化，氧化电流密度为6mA/cm2；
(3)阳极氧化反应开始时，启动提拉机向上不断提拉工作电极，提拉速度为12mm/min，直到工作电极完全被提拉出电解液，阳极氧化反应结束，取下工作电极，用去离子水冲洗掉残留的电解液，在室温下干燥12h，即得到具有梯度浸润性铜片表面。
梯度浸润性铜片表面控制水下油滴定向运动的方法：将上述梯度浸润性铜片表面浸润性大的一端倾斜一定的角度，在梯度浸润性表面浸润性大的一端滴加油滴，油滴向梯度浸润性表面浸润性小的一端移动一定的距离后停止运动；将梯度浸润性表面浸润性小的一端倾斜一定的角度，在梯度浸润性表面浸润性小的一端滴加油滴，油滴直接停止在梯度浸润性表面浸润性小的一端。
进一步的，如图1所示，本发明梯度浸润性表面制备过程示意图，其中S代表氧化时间短的一端，L代表氧化时间长的一端。
对上述所得的梯度浸润性铜片表面不同位置进行SEM表征、水和水下油滴浸润性的表征；图2为本发明梯度浸润性铜片表面示意图，分别从S到L方向依次选取了四个点进行表征，其中位置Ⅰ-Ⅳ分别代表氧化时间为60s,75s,90s,105s；图3为本发明梯度浸润性铜片表面选取的位置Ⅰ-Ⅳ的扫描电镜图片，图中从左到右依次对应位置Ⅰ-Ⅳ，从图3中可以清晰看到位置Ⅰ-Ⅳ的梯度浸润性铜片表面的结构；图4为本发明梯度浸润性铜片表面选取的位置Ⅰ-Ⅳ的水滴浸润性图片，图中从左到右依次对应位置Ⅰ-Ⅳ，从图中可以明显看出不同位置的铜片表面的水的浸润性不同；图5为本发明梯度浸润性铜片表面选取的位置Ⅰ-Ⅳ的水下油滴浸润性图片，可以看出不同位置的铜片表面油滴的浸润性也不同；图6为本发明梯度浸润性铜片表面控制水下油滴定向运动示意图，从图6中可以看出，将梯度浸润性表面浸润性大的一端倾斜一定的角度，在梯度浸润性表面浸润性大的一端滴加油滴，油滴向梯度浸润性表面浸润性小的一端移动一定的距离后停止运动；将梯度浸润性表面浸润性小的一端倾斜一定的角度，在梯度浸润性表面浸润性小的一端滴加油滴，油滴直接停止在梯度浸润性表面浸润性小的一端。
实施例2
(1)将铜网依次用丙酮、乙醇和去离子水清洗干净，60℃干燥30min；
(2)将步骤(1)清洗好的铜网作为工作电极，铜网长度为70mm，目数为150目，铜丝作为对电极，两电极之间的距离为3cm，工作电极的顶端固定在提拉机上，其中，铜网的阳极氧化在1mol/L的KOH电解液中进行，采用恒流模式进行氧化，氧化电流密度为6mA/cm2；
(3)阳极氧化反应开始时，启动提拉机向上不断提拉工作电极，提拉速度为12mm/min，直到工作电极完全被提拉出电解液，阳极氧化反应结束，取下工作电极，用去离子水冲洗掉残留的电解液，在室温下干燥12h，即得到具有梯度浸润性铜网表面。
一种横向液体选择性分离的方法，当油水混合物平行于铜网梯度浸润性表面流动时，水在梯度浸润性表面形成梯度渗透，即氧化时间长的一端快速过滤，而油滴在此处受到强烈的排斥浮于表面，从而实现油水的高效选择性分离。
对上述所得的梯度浸润性铜网表面不同位置进行SEM表征、水和水下油滴浸润性的表征；图7为本发明梯度浸润性铜网表面示意图，图中从S到L方向依次选取了四个点进行表征，其中位置Ⅰ-Ⅳ分别代表氧化时间为96s,156s,198s,228s；图8为本发明梯度浸润性铜网表面选取的位置Ⅰ-Ⅳ的扫描电镜图片，图中从左到右依次对应位置Ⅰ-Ⅳ，从图中可以清晰看到位置Ⅰ-Ⅳ的梯度浸润性铜网表面的结构；图9为本发明梯度浸润性铜网表面选取的位置Ⅰ-Ⅳ的水滴浸润性图片，从图中可以明显看出不同位置的铜网表面的水的渗透性不同；图10为本发明梯度浸润性铜网表面选取的位置Ⅰ-Ⅳ的水下油滴浸润性图片，从图中可以看出不同位置的铜网表面油滴的渗透性也不同。
实施例3
制备梯度浸润性钛片或钛网表面
(1)将钛片或钛网依次用丙酮、乙醇和去离子水清洗干净，60℃干燥30min。
(2)将一片钛片(钛网)作为工作电极，铂丝作为对电极，两电极之间的距离约为3cm，工作电极的顶端固定在提拉机上。钛片(钛网)的阳极氧化在含有0.25wt％氟化铵、98vol％乙二醇水溶液配制成的电解液中进行，采用恒压模式进行氧化，氧化电压为50V。阳极氧化反应开始时，启动提拉机向上不断提拉工作电极，提拉速度为1mm/min。直到工作电极完全被提拉出电解液，阳极氧化反应结束。取下工作电极，用去离子水冲洗掉残留的电解液，在室温下干燥12h即得到具有梯度浸润性的钛片(钛网)表面。其中选取的钛片的长度为30mm，若选取钛网，则选取长度为70mm，目数为150目。
对于梯度浸润性钛片表面控制水下油滴定向运动与实施例1相同。
对于梯度浸润性钛网表面控制液体选择性分离与实施例2相同。
实施例4
制备梯度浸润性不锈钢片或不锈钢网表面
(1)将不锈钢片(不锈钢网)抛光后依次用丙酮、乙醇和去离子水清洗干净，60℃干燥30min。
(2)将一片不锈钢片(不锈钢网)作为工作电极，石墨作为对电极，两电极之间的距离为3cm，工作电极的顶端固定在提拉机上。不锈钢片(不锈钢网)的阳极氧化在含有5vol％高氯酸乙二醇溶液配制成的电解液中进行，采用恒压模式进行氧化，氧化电压为30V。阳极氧化反应开始时，启动提拉机向上不断提拉工作电极，提拉速度为1mm/min。直到工作电极完全被提拉出电解液，阳极氧化反应结束。取下工作电极，用去离子水冲洗掉残留的电解液，在室温下干燥12h即得到具有梯度浸润性的不锈钢片(不锈钢网)表面。其中选取的不锈钢片的长度为30mm，若选取不锈钢网，则选取长度为65mm，目数为150目。
对于梯度浸润性不锈钢片表面控制水下油滴定向运动与实施例1相同。
对于梯度浸润性不锈钢网表面控制液体选择性分离与实施例2相同。
实施例5
制备梯度浸润性锌片或锌网表面
(1)将锌片(锌网)打磨后依次用丙酮、乙醇和去离子水清洗干净，60℃干燥30min。
(2)将一片锌片(锌网)作为工作电极，铅板作为对电极，两电极之间的距离约为5cm，工作电极的顶端固定在提拉机上。锌片(锌网)的阳极氧化在质量分数为40％的氢氟酸水溶液与无水乙醇的混合液制成的电解液中进行，采用恒流模式进行氧化，氧化电流密度0.15mA/cm2。阳极氧化反应开始时，启动提拉机向上不断提拉工作电极，提拉速度为1mm/min。直到工作电极完全被提拉出电解液，阳极氧化反应结束。取下工作电极，用去离子水冲洗掉残留的电解液，在室温下干燥12h即得到具有梯度浸润性的锌片(锌网)表面。其中选取的锌片的长度为30mm，若选取锌网，则选取长度为70mm，目数为150目。
对于梯度浸润性锌片表面控制水下油滴定向运动与实施例1相同。
对于梯度浸润性锌网表面控制液体选择性分离与实施例2相同。
上述各实施例中均通过阳极氧化法来制备梯度浸润性表面，利用梯度浸润性表面控制水下油滴的定向运动以及液体选择性分离，此方法成本低，简单易操作，可控性强，且不用使用含氟化合物。除此之外，控制水下油滴定向运动也具有简单快捷的优点；在液体选择性分离的过程中，能有效避免油污对分离孔道的污染，实现高效分离。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种梯度浸润性表面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将铜片或铜网依次用丙酮、乙醇和去离子水清洗干净，60℃干燥30min；
(2)将步骤(1)清洗好的铜片或铜网作为工作电极，铜丝作为对电极，两电极之间的距离为2-5cm，铜片或铜网的阳极氧化在1mol/L的KOH电解液中进行，采用恒流模式进行氧化，氧化电流密度为6mA/cm2，在氧化的过程中利用提拉法控制氧化时间。
(3)阳极氧化反应开始时，向上不断提拉工作电极，提拉速度为12mm/min，直到工作电极完全被提拉出电解液，阳极氧化反应结束，取下工作电极，用去离子水冲洗掉残留的电解液，在室温下干燥12h，即得到具有梯度浸润性表面。
2.根据权利要求1所述的一种梯度浸润性表面的制备方法，其特征在于，所述铜片或铜网可由钛片或钛网代替，铂丝作为对电极，两电极之间的距离为2-5cm，且所述钛片或钛网的阳极氧化在含有0.25wt％氟化铵、98vol％乙二醇水溶液配制成的电解液中进行，氧化电压为50V，阳极氧化反应开始时，向上不断提拉工作电极，提拉速度为1mm/min。
3.根据权利要求1所述的一种梯度浸润性表面的制备方法，其特征在于，所述铜片或铜网可由不锈钢片或不锈钢网代替，石墨作为对电极，两电极之间的距离为2-5cm，且所述不锈钢片或不锈钢网的阳极氧化在含有5vol％高氯酸乙二醇溶液配制成的电解液中进行，氧化电压为30V，阳极氧化反应开始时，向上不断提拉工作电极，提拉速度为1mm/min。
4.根据权利要求1所述的一种梯度浸润性表面的制备方法，其特征在于，所述铜片或铜网可由锌片或锌网代替，铅板作为对电极，两电极之间的距离为2-5cm，且所述锌片或锌网的阳极氧化在质量分数为40％的氢氟酸水溶液与无水乙醇的混合液制成的电解液中进行，氧化电流密度0.15mA/cm2，阳极氧化反应开始时，向上不断提拉工作电极，提拉速度为1mm/min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种梯度浸润性表面的制备方法，其特征在于，所述铜片、钛片、不锈钢片以及锌片的长度为20-30mm。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种梯度浸润性表面的制备方法，其特征在于，所述铜网、钛网、不锈钢网以及锌网的长度为60-80mm，目数为130-200目。
7.一种由权利要求1-6任一项所述的一种梯度浸润性表面的制备方法制备出的铜片、钛片、不锈钢片以及锌片梯度浸润性表面在控制水下油滴定向运动中的应用。
8.一种控制水下油滴定向运动的方法，其特征在于，将权利要求1-6任一项制备方法制备出的铜片、钛片、不锈钢片以及锌片梯度浸润性表面中浸润性大的一端倾斜一定的角度，在梯度浸润性表面浸润性大的一端滴加油滴，油滴向梯度浸润性表面浸润性小的一端移动一定的距离后停止运动；将梯度浸润性表面浸润性小的一端倾斜一定的角度，在梯度浸润性表面浸润性小的一端滴加油滴，油滴直接停止在梯度浸润性表面浸润性小的一端。
9.一种由权利要求1-6任一项所述的一种梯度浸润性表面的制备方法制备出的铜网、钛网、不锈钢网以及锌网梯度浸润性表面在横向液体选择性分离的应用。
10.一种横向液体选择性分离的方法，其特征在于，当油水混合物平行于权利要求1-6任一项制备方法制备出的铜网、钛网、不锈钢网以及锌网梯度浸润性表面流动时，水在梯度浸润性表面形成梯度渗透，即氧化时间长的一端快速过滤，而油滴在此处受到强烈的排斥浮于表面，从而实现油水的高效选择性分离。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810214235.9A CN108468078B (zh) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | 一种梯度浸润性表面的制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810214235.9A CN108468078B (zh) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | 一种梯度浸润性表面的制备方法及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108468078A true CN108468078A (zh) | 2018-08-31 |
| CN108468078B CN108468078B (zh) | 2021-02-09 |
Family
ID=63265456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810214235.9A Expired - Fee Related CN108468078B (zh) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | 一种梯度浸润性表面的制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108468078B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109082697A (zh) * | 2018-09-12 | 2018-12-25 | 河北工业大学 | 一种柱状铜颗粒膜的制备方法 |
| CN109663386A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-23 | 北京航空航天大学 | 一种电场驱动微结构锥体表面液体可控输运的方法 |
| CN113777136A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-10 | 星恒电源股份有限公司 | 一种多电极检测电解液浸润性的方法 |
| CN114247487A (zh) * | 2021-02-05 | 2022-03-29 | 北京航空航天大学 | 一种液位控制的旋转阳极氧化装置及氧化方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102925947A (zh) * | 2011-08-09 | 2013-02-13 | 中国科学院化学研究所 | 具有梯度纳米孔径的阳极氧化铝模板的制备方法 |
| CN103320832A (zh) * | 2013-06-25 | 2013-09-25 | 北京航空航天大学 | 阳极氧化构筑浸润性梯度表面的方法 |
| CN105755519A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-07-13 | 北京航空航天大学 | 梯度阳极氧化法制备高效空气集水铜表面的方法 |
| CN106119927A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-16 | 北京航空航天大学 | 电化学处理制备各向异性油水分离铜网的方法 |
-
2018
- 2018-03-15 CN CN201810214235.9A patent/CN108468078B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102925947A (zh) * | 2011-08-09 | 2013-02-13 | 中国科学院化学研究所 | 具有梯度纳米孔径的阳极氧化铝模板的制备方法 |
| CN103320832A (zh) * | 2013-06-25 | 2013-09-25 | 北京航空航天大学 | 阳极氧化构筑浸润性梯度表面的方法 |
| CN105755519A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-07-13 | 北京航空航天大学 | 梯度阳极氧化法制备高效空气集水铜表面的方法 |
| CN106119927A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-16 | 北京航空航天大学 | 电化学处理制备各向异性油水分离铜网的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JIANG CHENG ET AL: ""Preparation of gradient wettability surface by anodization depositing copper hydroxide on copper surface"", 《TRANSCATIONS OF NONFERROUS METALS SOCIETY OF CHINA》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109082697A (zh) * | 2018-09-12 | 2018-12-25 | 河北工业大学 | 一种柱状铜颗粒膜的制备方法 |
| CN109082697B (zh) * | 2018-09-12 | 2020-05-19 | 河北工业大学 | 一种柱状铜颗粒膜的制备方法 |
| CN109663386A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-23 | 北京航空航天大学 | 一种电场驱动微结构锥体表面液体可控输运的方法 |
| CN114247487A (zh) * | 2021-02-05 | 2022-03-29 | 北京航空航天大学 | 一种液位控制的旋转阳极氧化装置及氧化方法 |
| CN113777136A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-10 | 星恒电源股份有限公司 | 一种多电极检测电解液浸润性的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108468078B (zh) | 2021-02-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108468078A (zh) | 一种梯度浸润性表面的制备方法及应用 | |
| Li et al. | Template electrosynthesis of tailored-made helical nanoswimmers | |
| JP7029798B2 (ja) | リチウム同位体濃縮装置および多段式リチウム同位体濃縮装置、ならびにリチウム同位体濃縮方法 | |
| CN105887158B (zh) | 一种具有油下超疏水和超亲水可逆转变功能的纳米金属氧化物阵列及其制备方法 | |
| CN107889511A (zh) | 用于回收铅酸电池的闭环式系统和方法 | |
| CN103285891A (zh) | 卤氧化铋-氧化钛纳米管阵列复合光催化薄膜的制备方法 | |
| CN108823569A (zh) | 液滴定向输运的特殊浸润性表面的制备方法 | |
| CA2986022A1 (en) | Systems and methods for recovery of lead from lead acid batteries | |
| CN101451260B (zh) | 具有y型结构的多孔氧化铝模板的制备方法 | |
| CN106119927B (zh) | 电化学处理制备各向异性油水分离铜网的方法 | |
| CN109663386B (zh) | 一种电场驱动微结构锥体表面液体可控输运的方法 | |
| CN111549345B (zh) | 一种slip表面及其构筑方法 | |
| CN106521604A (zh) | 一种在不锈钢和钴合金表面制备纳米多孔结构的方法 | |
| CN108793339A (zh) | 一种新型高催化活性电极制备及其电催化降解邻氯苯酚的方法 | |
| CN113020597B (zh) | 梯度多孔钛网及超疏水梯度多孔钛网的制备方法 | |
| CN104941458B (zh) | 一种多功能分等级油水分离材料的制备方法 | |
| CN105568327B (zh) | 一种制备铜枝晶超疏水表面的电化学方法 | |
| CN105565442B (zh) | 一种钛基体二氧化铅多孔管式膜电极、制备及应用 | |
| CN107881542A (zh) | 梯度阴极沉积法制备低温高湿液滴驱动铜丝的方法 | |
| Yao et al. | Femtosecond-laser-patterned origami Janus membrane toward enhanced water fog harvesting | |
| JP2007283248A (ja) | 分離回収装置および分離回収方法 | |
| CN110938737B (zh) | 一种在304不锈钢表面制备出纳米孔膜的方法 | |
| KR102068344B1 (ko) | 고 전도성 평판형 탄소기반 나노물질 막 구조체, 이의 제조방법 및 이를 이용한 전기산화 반응조 운전방법 | |
| CN115970663B (zh) | 超双疏钛基三维多孔材料的制备方法及应用 | |
| Mohammadpour et al. | Magnetic field-assisted electroless anodization: TiO 2 nanotube growth on discontinuous, patterned Ti films |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210209 |