CN114622207A - 一种氧化物薄膜及其制备方法、应用 - Google Patents

一种氧化物薄膜及其制备方法、应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114622207A
CN114622207A CN202011458375.4A CN202011458375A CN114622207A CN 114622207 A CN114622207 A CN 114622207A CN 202011458375 A CN202011458375 A CN 202011458375A CN 114622207 A CN114622207 A CN 114622207A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxide film
mol
thin film
content
filter material
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.)
Pending
Application number
CN202011458375.4A
Other languages
English (en)
Inventor
王胜
王树东
倪长军
赵琨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Original Assignee
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Institute of Chemical Physics of CAS filed Critical Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority to CN202011458375.4A priority Critical patent/CN114622207A/zh
Publication of CN114622207A publication Critical patent/CN114622207A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F17/00—Multi-step processes for surface treatment of metallic material involving at least one process provided for in class C23 and at least one process covered by subclass C21D or C22F or class C25
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G5/00—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents
    • C23G5/02—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents using organic solvents
    • C23G5/032—Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents using organic solvents containing oxygen-containing compounds
    • 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
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/16—Polishing
    • C25F3/22—Polishing of heavy metals
    • C25F3/24—Polishing of heavy metals of iron or steel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

本申请公开了一种氧化物薄膜及其制备方法、应用，所述氧化物薄膜中包括金属氧化物；所述氧化物薄膜中含有有序的通孔阵列。本发明采用金属基体纳米通孔氧化物薄膜材料作为过滤材料替代改性无纺布或者非织纺布过滤材料，将纳米通孔薄膜材料的规则纳米孔道的孔径做到60nm以下，完全可以将直径范围为60～220nm的常见冠状病毒粒子过滤掉，从根本上起到抗病毒的作用，同时兼顾材料厚度、抗病毒性能、过滤性能和透气性能等技术要求，并且通过高温灭活手段，可实现过滤材料的重复使用，极大程度的降低了成本。

Description

一种氧化物薄膜及其制备方法、应用
技术领域
本申请涉及一种氧化物薄膜及其制备方法、应用，属于新型纳米功能 材料的制备技术领域以及呼吸防护设备技术领域。
背景技术
目前广泛使用的口罩过滤材料主要有三种类型，第一种是采用永久静 电纤维材料进行吸附过滤，第二种是利用活性碳的多孔结构且比表面积大 的特性进行吸收过滤，第三种是在过滤材料上负载能够抑菌杀毒的功能催 化材料。三种过滤材料在实际应用过程中各有利弊，相对于后两种过滤材 料而言，第一种过滤材料由于其制备工艺成熟、成本低、重量小等优点得 到了最为广泛的应用，如无纺布，即为典型的静电纺丝纳米纤维膜材料，然而其存在的最大问题在于不具备抑菌抗病毒的功能，并且无法重复使用。 第三种过滤材料的出现，其本质上是对第一种过滤材料的功能性改性，在 过滤材料上负载生物抗菌剂或者化学抗菌剂，达到抑菌抗病毒的效果，目 前有文献报道一种无纺布抗菌口罩及其制备方法，采用硝酸银、海藻酸钠 等制备成抗菌添加剂添加至聚丙烯中，通过特定工艺制成抗菌无纺布，具 有较好的过滤性能和杀菌性能，还有文献公开了一种在过滤材料上负载生 物抗菌剂的抗菌性能的口罩，具备一定的抑制和灭杀病原微生物的作用。
需要指出的是，在无纺布或者非织纺布基础上进行的功能改进根本无 法突破材料本身的缺陷，尽管具有一定的抑菌性能，但仍存在过滤性能、 透气性能、抑菌抗病毒性能之间的矛盾，并且无法重复使用。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种氧化物薄膜，所述氧化物薄膜中 包括金属氧化物；所述氧化物薄膜中含有有序的通孔阵列。本发明采用金 属基体纳米通孔氧化物薄膜材料作为过滤材料替代改性无纺布或者非织 纺布过滤材料，将纳米通孔薄膜材料的规则纳米孔道的孔径做到60nm以 下，完全可以将直径范围为60～220nm的常见冠状病毒粒子过滤掉，从根 本上起到抗病毒的作用，同时兼顾材料厚度、抗病毒性能、过滤性能和透 气性能等技术要求，并且通过高温灭活手段，可实现过滤材料的重复使用， 极大程度的降低了成本。
本发明公开了一种可重复使用的抗病毒过滤材料及其制备方法。所述 的可重复使用的抗病毒过滤材料包括两层支撑无纺布和夹在两层无纺布 中间的具有规则阵列纳米尺寸孔道的通孔氧化物薄膜过滤层。所述的通孔 氧化物薄膜以不锈钢或者铁基合金为原材料采用阳极氧化技术制备；所述 的规则阵列纳米尺寸孔道的平均孔径为20-60nm，可以有效的阻挡和过滤 常见的冠状病毒分子，将冠状病毒分子截留吸附在过滤材料的表面上，达 到抑菌抗病毒的效果。将使用过的抗病毒过滤材料采用高温灭活以后，可 以重复使用，不影响其截留过滤病毒分子的效果，并且降低了成本。本发 明提供的抗病毒过滤材料可广泛应用于口罩、病毒防护服、空气净化器和 滤芯等，具有广阔的应用前景。
根据本申请的第一方面，提供了一种氧化物薄膜，所述氧化物薄膜为 金属氧化物薄膜；
所述氧化物薄膜中含有有序的通孔阵列。
可选地，氧化物薄膜由一个个的六边形组成，六边形中间为圆形孔道。
可选地，所述氧化物薄膜的厚度为1～500μm。
可选地，所述氧化物薄膜的厚度上限独立地选自500μm、400μm、 300μm、200μm、100μm、50μm、30μm，下限独立地选自1μm、400μm、 300μm、200μm、100μm、50μm、30μm。
可选地，所述氧化物薄膜中孔的直径为10～300nm。
可选地，所述氧化物薄膜中孔的直径上限独立地选自300nm、250nm、 200nm、150nm、100nm、50nm、30nm，下限独立地选自10nm、250nm、 200nm、150nm、100nm、50nm、30nm。
本发明的可重复使用的抗病毒过滤材料包括两层支撑无纺布和夹在 两层无纺布中间的具有规则阵列纳米尺寸孔道的通孔氧化物薄膜过滤层； 所述的通孔氧化物薄膜过滤层的基质为不锈钢或者铁基合金；所述的通孔 氧化物薄膜是采用经过表面预处理的基材在酸性电解液中利用阳极氧化 工艺制得；通孔薄膜氧化物过滤层，具有规则阵列纳米孔道，平均直径范 围为10～300nm，优选20～60nm，孔道长度范围为1～500μm，优选30～300 μm。所述的抗病毒过滤材料经高温灭活后能够重复使用。
可选的，所述通孔薄膜过滤层的孔道平均直径的下限独立选自20nm、 25nm、30nm和35nm；所述孔道平均直径的上限独立选自40nm、45nm、 55nm和60nm。
可选的，所述通孔薄膜过滤层的孔道长度的下限独立选自30μm、50μm、 80μm、100μm和120μm；所述孔道长度的上限独立选自180μm、200μm、 250μm、280μm和300μm。
可选地，所述金属氧化物中的金属选自铁、钛、铝、镍、铬、钽中的 至少一种。
根据本申请的第二方面，提供了一种上述氧化物薄膜的制备方法，所 述方法包括：
(1)将金属基板进行预处理，得到预处理后的金属基板；
(2)在外加电流的作用下，将所述预处理后的金属基板作为阳极进 行氧化处理，即可得到所述氧化物薄膜。
可选地，所述金属基板选自铁基合金。
优选地，所述步骤(1)包括：将金属基板至于电化学抛光液中进行 抛光处理，得到抛光后的金属基板。
可选地，所述抛光处理的条件为：温度为10～90℃；时间为1～60min。
可选地，所述抛光处理的温度上限独立地选自90℃、70℃、50℃、30℃， 下限独立地选自10℃、70℃、50℃、30℃。
可选地，在所述步骤(2)中，电流密度为1～60A/dm2；电压为10～150 V；
氧化处理的温度为1～15℃；时间为10～60min。
优选地，所述阳极氧化温度为1～15℃；
可选的，所述阳极氧化温度的下限独立选自为1℃、2℃、3℃、4℃和 5℃；所述阳极氧化温度的上限独立选自为11℃、12℃、13℃、14℃和15℃。
优选地，所述直流电流的电压为10～150V；
可选的，所述电压的下限独立选自为10V、20V、30V、40V和50V； 所述电压的上限独立选自为80V、100V、120V和150V。
优选地，所述氧化时间为10～60min。
可选的，所述氧化时间的下限独立选自为10min、15min、20min和 25min；所述氧化时间的上限独立选自为30min、40min、50min和60min。
可选地，所述金属基板选自不锈钢或者铁基合金，可以是304、316 等牌号的不锈钢，也可以是铁含量为50wt％以上的铁基合金，采用薄板的 形式，薄板厚度范围为10～1000μm。
优选地，铁基合金采用FeCrAl合金。
优选地，薄板厚度范围为50～500μm。
可选地，所述的不锈钢或者铁基合金在阳极氧化之前需要经过表面预 处理，所述的表面预处理包括以下步骤：
步骤1：获得不锈钢或者铁基薄板；
步骤2：有机溶剂清洗，将步骤1获得的不锈钢或者铁基薄板采用醇、 醛或酮类有机溶剂超声清洗两次，每次10～60min，之后室温晾干，得到备 用样品；
步骤3：电化学抛光，将步骤2得到的备用样品放入电化学抛光液中 抛光处理1～60min。
可选地，所述金属基板在使用前，需先将一面进行封装。
可选地，所述有机溶剂清洗分为两步，具体如下：
步骤2.1：将不锈钢或者铁基薄板放在醛或者酮类溶剂中，超声清洗 10～60min，取出后室温晾干备用；优选地，将不锈钢或者铁基薄板放在丙 酮溶剂中，超声清洗10～30min；
可选的，超声清洗时间的下限独立选自10min、12min和15min；超 声清洗时间的上限独立选自25min、28min和30min。
步骤2.2：将步骤2.1中获得的样品放在乙醇溶剂中，超声清洗 10～60min，取出后室温晾干备用；优选地，超声清洗时间范围为10～30min。
可选地，所述的电化学抛光液为多种物质混合溶液，其中包括磷酸、 硫酸、铬酐、甘油和水等；
优选地，所述电化学抛光液中磷酸含量为0.15～0.45mol/L，硫酸含量 为0.10～0.25mol/L，铬酐含量为0.05～0.15mol/L，甘油含量为0.10～0.20mol/L；
可选的，所述磷酸含量的下限独立选自0.15mol/L、0.18mol/L、 0.20mol/L和0.25mol/L；所述磷酸含量的上限独立选自0.35mol/L、 0.38mol/L、0.40mol/L和0.45mol/L。
优选地，所述电化学抛光液中硫酸含量为0.10～0.25mol/L；
可选的，所述硫酸含量的下限独立选自0.10mol/L、0.12mol/L、 0.14mol/L和0.15mol/L；所述硫酸含量的上限独立选自0.18mol/L、 0.20mol/L、0.22mol/L和0.25mol/L。
优选地，所述电化学抛光液中铬酐含量为0.05～0.15mol/L；
可选的，所述铬酐含量的下限独立选自0.05mol/L、0.06mol/L、 0.07mol/L和0.08mol/L；所述铬酐含量的上限独立选自0.08mol/L、 0.10mol/L、0.12mol/L和0.15mol/L。
优选地，所述电化学抛光液中甘油含量为0.10～0.20mol/L；
可选的，所述甘油含量的下限独立选自0.10mol/L、0.11mol/L、 0.12mol/L和0.13mol/L；所述甘油含量的上限独立选自0.16mol/L、 0.18mol/L、0.19mol/L和0.20mol/L。
优选地，所述电化学抛光温度为10～90℃；
可选的，所述抛光温度的下限独立选自为10℃、15℃、20℃和25℃； 所述抛光温度的上限独立选自为60℃、70℃、80℃和90℃。
优选地，所述电化学抛光时间为1～60min；
可选的，所述抛光时间的下限独立选自为1min、5min、8min和10min； 所述抛光时间的上限独立选自为30min、40min、50min和60min。
优选地，所述电流密度为1～60A/dm2；
可选的，所述电流密度的下限独立选自为1A/dm2、5A/dm2、10A/dm2和15A/dm2；所述电流密度的上限独立选自为30A/dm2、40A/dm2、50A/dm2和60A/dm2。
优选地，所述的抛光温度为10～90℃，抛光时间为1～60min，电流密 度为1～60A/dm2。
优选地，将不锈钢或者铁基薄板放在丙酮溶剂中，超声清洗10～30min； 可选的，超声清洗时间的下限独立选自10min、12min和15min；超声清 洗时间的下限独立选自25min、28min和30min。
可选地，将经过预处理后的不锈钢或者铁基合金薄板放入酸性氧化液 中，进行阳极氧化处理。
优选地，所述酸性氧化液以乙二醇为主要溶剂，包含高氯酸、高氯酸 钠、氟化物、葡萄糖和水等。
可选地，在所述步骤(2)中，氧化处理使用的电解液包括氧化剂和 醇类溶剂；
所述氧化剂选自高氯酸、高氯酸钠中的至少一种。
可选地，所述电解液中还包括添加剂；所述添加剂选自氟化物、葡萄 糖、水中的至少一种。
可选地，所述电解液包括乙二醇、高氯酸、高氯酸钠、氟化物、葡萄 糖和水；
在所述电解液中，高氯酸含量为0.05～1.0mol/L；高氯酸钠含量为 0.05～0.80mol/L；氟化物含量为0.01～0.10mol/L；葡萄糖含量为 0.01～0.10mol/L；水含量为0.1～3.0mol/L。
可选的，所述高氯酸含量的下限独立选自0.05mol/L、0.10mol/L、 0.15mol/L、0.20mol/L和0.25mol/L；所述高氯酸含量的上限独立选自 0.60mol/L、0.70mol/L、0.80mol/L、0.90mol/L和1.0mol/L。
优选地，高氯酸钠含量为0.05～0.80mol/L；
可选的，所述高氯酸钠含量的下限独立选自0.05mol/L、0.10mol/L、 0.15mol/L和0.20mol/L；所述高氯酸钠含量的上限独立选自0.50mol/L、 0.60mol/L、0.70mol/L和0.80mol/L。
优选地，氟化物包括氟化钠和/或氟化铵，含量为0.01～0.10mol/L；
可选的，所述氟化钠和/或氟化铵含量的下限独立选自0.01mol/L、 0.02mol/L、0.03mol/L和0.04mol/L；所述氟化钠和/或氟化铵含量的上限 独立选自0.07mol/L、0.08mol/L、0.09mol/L和0.10mol/L。
优选地，葡萄糖的含量为0.01～0.1mol/L；
可选的，所述葡萄糖含量的下限独立选自0.01mol/L、0.02mol/L、 0.03mol/L和0.04mol/L；所述葡萄糖含量的上限独立选自0.07mol/L、 0.08mol/L、0.09mol/L、和0.10mol/L。
优选地，水的含量为0.1～3.0mol/L。
可选的，所述水含量的下限独立选自0.1mol/L、0.5mol/L、0.8mol/L 和1.0mol/L；所述水含量的上限独立选自1.5mol/L、2.0mol/L、2.5mol/L、 和3.0mol/L。
可选地，所述金属基板的厚度为10～1000μm。
可选地，将所述经过预处理后的不锈钢或者铁基合金薄板作为阳极， 以石墨作为阴极，采用直流电流，在特定温度下控制电压和电流密度等参 数在酸性氧化液中氧化处理一段时间，得到通孔氧化薄膜。
根据本申请的第三方面，提供了一种过滤材料，所述过滤材料选自上 述氧化物薄膜、根据上述方法制备得到的氧化物薄膜中的至少一种。
可选地，所述过滤材料还包括两层无纺布；所述氧化物薄膜设于两层 无纺布之间。
可选地，所述过滤材料经处理后可重复使用；
所述处理的方法包括：将使用后的过滤材料置于20～30℃下静置 30～120min，即可重复使用。
可选地，所述的抗病毒过滤材料使用过后，经过高温灭活，可重复使 用；所述的高温灭活方法为：将使用后的抗病毒过滤材料在100℃的水蒸 汽中静置30～120min，取出后晾干即可使用。
所述的抗病毒过滤材料的“可重复使用”，是指在过滤材料不发生物理 损坏的前提下，理论上可以做到无限次的“使用-高温灭活-再次使用”循环。
根据本申请的最后一方面，提供了一种上述过滤材料在口罩、病毒防 护服、空气净化器和滤芯中的应用。
本申请能产生的有益效果包括：
(1)本发明公开了一种可重复使用的抗病毒过滤材料，抗病毒过滤 材料包括两层支撑无纺布和夹在两层无纺布中间的具有规则阵列纳米尺 寸孔道的通孔氧化薄膜过滤层，通孔氧化物薄膜的平均直径范围为 20～60nm，可以将直径范围为60～220nm的常见冠状病毒粒子过滤掉，从 根本上起到抗病毒的作用，同时兼顾材料厚度、抗病毒性能、过滤性能和 透气性能等技术要求。
(2)本发明提供的可重复使用的抗病毒过滤材料，使用过后，经过 高温灭活，可重复使用。在过滤材料不发生物理损坏的前提下，理论上可 以做到无限次的“使用-高温灭活-再次使用”循环，解决了目前市场上常规 过滤材料的不可重复使用的问题，极大程度的提高了抗病毒过滤材料的利 用率，降低了生产成本，可广泛应用于口罩、病毒防护服、空气净化器和 滤芯等，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为平均孔径为34nm的通孔氧化物薄膜样品的SEM照片；
图2为平均孔径为43nm的通孔氧化物薄膜样品的SEM照片；
图3为平均孔径为56nm的通孔氧化物薄膜样品的SEM照片；
图4为阵列通孔阳极氧化膜样品侧面SEM照片；
图5为多孔阵列阳极氧化膜模型示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种可重复使用的抗病毒过滤材料，包括两层支撑无纺 布和夹在两层无纺布中间的具有规则阵列纳米尺寸孔道的通孔氧化物薄 膜过滤层，其中无纺布起到支撑和固定的作用，平均孔径尺寸在60nm以 下通孔氧化物薄膜为关键核心过滤材料。下面通过具体实施例对通孔氧化 物薄膜的制备方法予以进一步详细说明，但不能将此理解为本发明中上述 权利要求的范围仅限于下述实施例。
本发明提供了一种可重复使用的抗病毒过滤材料及其制备方法，采用 两层支撑无纺布和夹在两层无纺布中间的具有规则阵列纳米尺寸孔道的 通孔氧化物薄膜过滤层，通过优化通孔薄膜氧化物过滤层的平均孔径尺寸 至60nm以下，直接将直径范围为60～220nm的常见冠状病毒粒子过滤掉， 从根本上起到抗病毒的作用，并且经过高温灭活之后，完全能够重复使 用。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明采用具有规则阵列纳米尺寸孔道的通孔氧化物薄膜作为抗病 毒过滤材料，使用过后，通过高温灭活可以重复使用。
本发明的目的之一在于提供可重复使用的抗病毒过滤材料的制备方 法，具体步骤如下：
步骤1：获得不锈钢或者铁基合金薄板；
步骤2：有机溶剂清洗，将步骤1获得的不锈钢或者铁基薄板采用醇、 醛或酮类有机溶剂超声清洗两次，每次10～60min，之后室温晾干，得到备 用样品；
步骤3：电化学抛光，将步骤2得到的备用样品放入电化学抛光液中 抛光处理1～60min。
步骤4：阳极氧化处理，将步骤3得到的样品放入酸性氧化液中进行 氧化处理，得到具有规则阵列纳米尺寸孔道的通孔氧化物薄膜材料。
作为本发明进一步的方案，所述步骤1中：
所述的不锈钢或者铁基合金可以是304、316等牌号的不锈钢，也可 以是铁含量为50wt％以上的铁基合金，采用薄板的形式，薄板厚度范围为 10～1000μm；
优选地，铁基合金采用FeCrAl合金，铁含量为70wt％以上。
优选地，不锈钢或者铁基合金薄板厚度范围为50～500μm。
作为本发明再进一步的方案，所述步骤2中：
所述的有机溶剂清洗的目的在于祛除不锈钢或者铁基合金薄板表面 附着的杂质；
优选地，所述有机溶剂清洗分为两步，具体如下：
步骤2.1：将不锈钢或者铁基薄板放在醛或者酮类溶剂中，超声清洗 10～60min，取出后室温晾干备用；
步骤2.2：将步骤2.1中获得的样品放在乙醇溶剂中，超声清洗 10～60min，取出后室温晾干备用；优选地，超声清洗时间范围为10～30min。
作为本发明再进一步的方案，所述步骤3中：
所述有机抛光处理的目的在于进一步清洁不锈钢或者铁基合金薄板 表面附着的难以祛除的金属氧化物；
所述的电化学抛光液为多种物质混合溶液，包括磷酸、硫酸、铬酐、 甘油和水等；
作为本发明再进一步的方案，所述步骤4中：
将经过预处理后的不锈钢或者铁基合金薄板放入酸性氧化液中，在特 定条件下进行阳极氧化处理。
所述酸性氧化液以乙二醇为主要溶剂，包含高氯酸、高氯酸钠、氟化 物、葡萄糖和水等；
作为本发明优选地技术方案，所述步骤4中：
将所述经过预处理后的不锈钢或者铁基合金薄板作为阳极，以石墨作 为阴极，采用直流电流，在特定温度下控制电压和电流密度等参数在酸性 氧化液中氧化处理一段时间，得到通孔氧化物薄膜。
作为本发明再进一步的方案，所述的通孔氧化物薄膜过滤层，具有规 则阵列纳米孔道；所述规则阵列纳米孔道平均直径范围为10～300nm，孔 道长度范围为1～500μm；
作为本发明优选的技术方案，所述通孔薄膜过滤层的孔道平均直径范 围为20～60nm，孔道长度范围为30～300μm。
作为本发明再进一步的方案，所述的抗病毒过滤材料包括两层支撑无 纺布和夹在两层无纺布中间的具有规则阵列纳米尺寸孔道的通孔薄氧化 物膜过滤层，其核心为通孔氧化物薄膜过滤层，内外两层无纺布主要起支 撑和固定作用。
作为本发明再进一步的方案，所述的可重复使用的抗病毒过滤材料， 使用过后，经过高温灭活，可重复使用。
所述的高温灭活方法为：将使用后的抗病毒过滤材料在100℃的水蒸 汽中静置30～120min，取出后晾干即可使用；
所述的抗病毒过滤材料的“可重复使用”，是指在过滤材料不发生物理 损坏的前提下，理论上可以做到无限次的“使用-高温灭活-再次使用”循环。
图5为多孔阵列阳极氧化膜模型示意图，由图5可看出，氧化膜由一 个个的六边形组成六边形，六边形中间为圆形孔道。
图4为阵列通孔阳极氧化膜样品侧面SEM照片，由图4可看出，氧 化膜厚度为40μm。
本申请实施例中扫描电子显微镜(SEM)采用的是Zeiss g300。
实施例1
本实施例对平均孔径为34nm的具有规则阵列孔道的通孔氧化物薄膜 的制备方法进行说明。
金属基体的选择和预处理：
(1)选择FeCrAl合金薄板，其中Fe含量为78％，板厚度为450μm。
(2)首先将选定的FeCrAl合金薄板置于丙酮中，以50kHz的频率在 室温下超声20min后，取出，室温晾干。然后将丙酮清洗后的FeCrAl合 金薄板置于乙醇中，以50kHz的频率在室温下超声15min后，取出，室温 晾干。
(3)将超声清洗之后的FeCrAl合金薄板进行电化学抛光，抛光液为 磷酸、硫酸、铬酐、甘油和水的混合液，其中，磷酸含量为0.35mol/L， 硫酸含量为0.18mol/L，铬酐含量为0.08mol/L，甘油含量为0.12mol/L。抛 光条件为：温度为55℃，电流密度为15A/dm2，时间为10min。抛光后的 样品用去离子水洗涤，干燥后静置待用。
通孔氧化物薄膜的制备：
(1)采用环氧树脂进行封装，制备单面FeCrAl待用合金样品。
(2)将FeCrAl待用合金样品在酸性氧化液中进行阳极氧化，阴极材 料为石墨片。酸性氧化液的组成为：以乙二醇为溶剂，高氯酸含量为 0.18mol/L，高氯酸钠含量为0.09mol/L，氟化钠含量为0.03mol/L，葡萄糖 含量为0.02mol/L，水含量为1.5mol/L。阳极氧化条件为：温度为5℃，时 间为35min，氧化电压为30V。
(3)将样品取出后，剥离环氧树脂得到通孔阳极氧化膜。
(4)将得到的通孔阳极氧化膜用去离子水清洗，在500℃下焙烧2h 后待用。样品SEM表征结果如图1所示，由图可看出，氧化物薄膜中具 有有序的通孔阵列，孔的形状为六边形。
实施例2
本实施例对平均孔径为43nm的具有规则阵列孔道的通孔氧化物薄膜 的制备方法进行说明。
金属基体的选择和预处理：同实施例1。
通孔氧化物薄膜的制备：主要过程同实施例1，需要注意的是，阳极 氧化过程的电压调整为40V。样品SEM表征结果如图2所示，由图可看 出，为43nm阵列通孔阳极氧化膜样品。
实施例3
本实施例对平均孔径为56nm的具有规则阵列孔道的通孔氧化物薄膜 的制备方法进行说明。
金属基体的选择和预处理：同实施例1。
通孔氧化物薄膜的制备：主要过程同实施例1，需要注意的是，阳极 氧化过程的电压调整为50V。样品SEM表征结果如图3所示，由图3可 看出，为56nm阵列通孔阳极氧化膜样品。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限 制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何 熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭 示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术 方案范围。

Claims (9)

1.一种氧化物薄膜，其特征在于，所述氧化物薄膜为金属氧化物薄膜；
所述氧化物薄膜中含有有序的通孔阵列。
2.根据权利要求1所述的氧化物薄膜，其特征在于，所述氧化物薄膜的厚度为1～500μm；
优选地，所述氧化物薄膜中孔的直径为10～300nm；
优选地，所述金属氧化物中的金属选自铁、钛、铝、镍、铬、钽中的至少一种。
3.权利要求1或2所述的氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)将金属基板进行预处理，得到预处理后的金属基板；
(2)在外加电流的作用下，将所述预处理后的金属基板作为阳极进行氧化处理，即可得到所述氧化物薄膜。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金属基板选自铁基合金；
优选地，所述步骤(1)包括：将金属基板至于电化学抛光液中进行抛光处理，得到抛光后的金属基板。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述抛光处理的条件为：温度为10～90℃；时间为1～60min；
在所述步骤(2)中，电流密度为1～60A/dm2；电压为10～150V；
氧化处理的温度为1～15℃；时间为10～60min；
优选地，在所述步骤(2)中，氧化处理使用的电解液包括氧化剂和醇类溶剂；
所述氧化剂选自高氯酸、高氯酸钠中的至少一种；
优选地，所述电解液中还包括添加剂；所述添加剂选自氟化物、葡萄糖、水中的至少一种；
优选地，所述电解液包括乙二醇、高氯酸、高氯酸钠、氟化物、葡萄糖和水；
在所述电解液中，高氯酸含量为0.05～1.0mol/L；高氯酸钠含量为0.05～0.80mol/L；氟化物含量为0.01～0.10mol/L；葡萄糖含量为0.01～0.10mol/L；水含量为0.1～3.0mol/L；
优选地，所述金属基板的厚度为10～1000μm。
6.一种过滤材料，其特征在于，所述过滤材料选自权利要求1或2所述的氧化物薄膜、根据权利要求3至5任一项所述方法制备得到的氧化物薄膜中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的过滤材料，其特征在于，所述过滤材料还包括两层无纺布；所述氧化物薄膜固定于两层无纺布之间。
8.根据权利要求6所述的过滤材料，其特征在于，所述过滤材料经处理后可重复使用；
所述处理的方法包括：将使用后的过滤材料置于20～30℃下静置30～120min，即可重复使用。
9.权利要求6至8任一项所述的过滤材料在口罩、病毒防护服、空气净化器和滤芯中的应用。
CN202011458375.4A 2020-12-10 2020-12-10 一种氧化物薄膜及其制备方法、应用 Pending CN114622207A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011458375.4A CN114622207A (zh) 2020-12-10 2020-12-10 一种氧化物薄膜及其制备方法、应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011458375.4A CN114622207A (zh) 2020-12-10 2020-12-10 一种氧化物薄膜及其制备方法、应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114622207A true CN114622207A (zh) 2022-06-14

Family

ID=81895441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011458375.4A Pending CN114622207A (zh) 2020-12-10 2020-12-10 一种氧化物薄膜及其制备方法、应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114622207A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101962792A (zh) * 2009-07-24 2011-02-02 中国科学院金属研究所 一种制备孔径可控、通孔阳极氧化铝膜的方法
CN103079646A (zh) * 2010-08-19 2013-05-01 浦项工科大学校产学协力团 口罩以及制造口罩的方法
WO2018003562A1 (ja) * 2016-06-28 2018-01-04 公立大学法人首都大学東京 陽極酸化ポーラスアルミナ及びその製造方法、並びに陽極酸化ポーラスアルミナスルーホールメンブレン、その製造方法
CN108048894A (zh) * 2017-12-08 2018-05-18 广东工业大学 一种金属表面纳米孔阵列薄膜的制备方法
CN110938737A (zh) * 2019-12-20 2020-03-31 广东省揭阳市质量计量监督检测所 一种在304不锈钢表面制备出纳米孔膜的方法
CN112425844A (zh) * 2020-12-08 2021-03-02 赵伟 一种杀菌抑菌口罩
CN112425843A (zh) * 2020-12-08 2021-03-02 赵伟 一种口罩的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101962792A (zh) * 2009-07-24 2011-02-02 中国科学院金属研究所 一种制备孔径可控、通孔阳极氧化铝膜的方法
CN103079646A (zh) * 2010-08-19 2013-05-01 浦项工科大学校产学协力团 口罩以及制造口罩的方法
WO2018003562A1 (ja) * 2016-06-28 2018-01-04 公立大学法人首都大学東京 陽極酸化ポーラスアルミナ及びその製造方法、並びに陽極酸化ポーラスアルミナスルーホールメンブレン、その製造方法
CN108048894A (zh) * 2017-12-08 2018-05-18 广东工业大学 一种金属表面纳米孔阵列薄膜的制备方法
CN110938737A (zh) * 2019-12-20 2020-03-31 广东省揭阳市质量计量监督检测所 一种在304不锈钢表面制备出纳米孔膜的方法
CN112425844A (zh) * 2020-12-08 2021-03-02 赵伟 一种杀菌抑菌口罩
CN112425843A (zh) * 2020-12-08 2021-03-02 赵伟 一种口罩的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KUN ZHAO ET AL.: "Fabrication and characterization of anodic films onto the FeCrAl stainless steel in ethylene glycol electrolyte", SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY, vol. 425, pages 127707 - 10 *
SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10919000B2 (en) MXene based compositing nanofiltration membrane and corresponding preparation method
CN108159888B (zh) 一种具有光催化性能的超亲水超滤膜的制备方法
CN103464004B (zh) 高强度纳米改性超滤膜及其制备方法
WO2022032730A1 (zh) 一种耐溶剂反渗透复合膜的制备方法
CN104941466B (zh) 一种用于去除水中大分子肝毒素的介孔碳有机复合膜的制备方法
CN101947415A (zh) 静电纺丝和静电喷雾方法相结合制备纳米纤维基复合分离膜
CN109745865B (zh) 一种基于石墨/二氧化钛复合材料的聚偏氟乙烯电催化超滤膜
CN109925894A (zh) 一种光芬顿自清洁膜的制备方法及其应用
CN111437737B (zh) 一种亲水自清洁油水分离膜及其制备方法
CN109603574B (zh) 一种核孔膜与静电纺丝的复合膜及其制备方法与应用
CN108905646A (zh) 石墨烯pvdf复合导电超滤膜及制备和污染物去除方法
CN111558302A (zh) 一种高通量高强度聚四氟乙烯水体过滤复合纳滤膜的制备方法
CN105879707B (zh) 一种具有离子截留性能的还原-氧化石墨烯修饰陶瓷膜
Zhou et al. Anti-fouling PVDF membranes incorporating photocatalytic biochar-TiO2 composite for lignin recycle
WO2023035555A1 (zh) 一种正渗透膜及其制备方法
CN102166485A (zh) 一种改性聚偏氟乙烯（pvdf）中空纤维膜及其制备方法
CN114622207A (zh) 一种氧化物薄膜及其制备方法、应用
CN109647222B (zh) 一种利用单宁酸改性基膜制备兼具高通量高截留率芳香聚酰胺复合反渗透膜的方法
CN114159983A (zh) 一种耐反冲洗有机管式膜及其制备方法
CN107803121B (zh) 一种用于水质处理的纳米纤维复合过滤膜及其制备方法
CN111379074A (zh) 一种用于处理印染废水的纤维素纳米纤维复合膜的制备方法
KR102640709B1 (ko) Pvdf 복합 분리막 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 pvdf 복합 분리막
KR102296777B1 (ko) 혐기성 하폐수 처리를 위한 막증류 전용 초발유성-초소수성 중공사 분리막 및 그 제조방법
CN109603575B (zh) 一种基于核孔膜的动态膜及其制备方法与应用
JPWO2017014298A1 (ja) 膜カートリッジの再生方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220614