CN109879607A - 改性ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种改性ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜的制备方法。其包括配制ZnO纳米片反应溶液，将清洗干净的ITO玻璃在配置好的ZnO纳米片反应溶液中水热处理，得到ZnO纳米片阵列膜；将制备好的ZnO纳米片阵列膜放入硫代乙酰胺溶液中水热处理，得到ZnO/ZnS纳米片阵列膜；将制备好的ZnO/ZnS纳米片阵列膜用硬脂酸的乙醇溶液进行化学处理，并放入烘箱中烘干，最终得到ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜。该ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜具有较强的清洁性能，对水的接触角达到150°，操作工艺简单，成本低。
Description
技术领域
本发明属于疏水涂层材料制备技术领域，特别是涉及一种改性ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜的制备方法。
背景技术
近年来建筑玻璃幕墙常受到来自外部环境的污染，主要有尘土、大气中漂浮的微小颗粒、油污等，这些污染物附着在玻璃幕墙表面，不仅影响建筑的美观，同时也会影响玻璃幕墙的正常使用功能，降低玻璃幕墙的使用年限以及增加了维护成本。随着社会的发展，人们对既能起到美观作用又能达到自我清洁效果的玻璃的需求越来越迫切。自清洁玻璃的出现满足了人们这一需求。自清洁玻璃分为两类：亲水自清洁玻璃和疏水自清洁玻璃。
自然界植物荷叶表面的超疏水自清洁效应为发展自清洁玻璃提供了新的理念，所谓超疏水自清洁效应是指当水滴落在荷叶表面时，水滴能在荷叶表面滚动并带走其表面的污染颗粒，使荷叶表面保持洁净。疏水表面是指其与水滴的接触角大于90°的表面。经研究发现，这种超疏水自清洁现象是由荷叶表面的粗糙微纳米乳突结构和低表面能蜡状物的存在共同造成的，其中，微纳米结构对形成超疏水性起着至关重要的作用。基于此机理，制备疏水自清洁表面的关键有两点：一是在粗糙的微纳米表面修饰低表面能物质，二是在低表面能物质表面构筑粗糙的微纳米结构。
ZnO是一种宽带隙半导体，也是最重要的功能材料之一，由于其优异的热稳定性和化学稳定性，低毒性和光学性能，因此在纳米电子学、光催化降解污染物、光电器件等领域具有广泛的应用。
若能将ZnS纳米颗粒负载在ZnO纳米片上，以增加ZnO纳米片的表面粗糙度，再用有机物硬脂酸降低其表面能，就能够成功制备出ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜。但目前尚未发现相关的制备方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种改性ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜的制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供的改性ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜的制备方法包括按顺序进行的下列步骤：
(1)将硝酸锌按比例加入到去离子水中并搅拌均匀，在搅拌的过程中加入氨水至溶液的pH值为10，由此制备成ZnO纳米片反应溶液；
(2)将洗净的ITO玻璃放入上述制备好的ZnO纳米片反应溶液中并进行水热处理，由此在ITO玻璃表面形成ZnO纳米片阵列膜；
(3)将上述覆有ZnO纳米片阵列膜的ITO玻璃放入硫代乙酰胺溶液中并进行水热处理，由此在ITO玻璃表面形成ZnO/ZnS纳米片阵列膜；
(4)将上述覆有ZnO/ZnS纳米片阵列膜的ITO玻璃用硬脂酸的乙醇溶液进行化学处理，并放入烘箱中进行烘干，最终在ITO玻璃表面形成所述的ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜。
在步骤(1)中，所述的硝酸锌和去离子水的用量比为1～5g:30～50ml。
在步骤(2)中，所述的水热处理温度为70℃～90℃，处理时间为4h。
在步骤(3)中，所述的硫代乙酰胺溶液的浓度为0.1～0.3mol/L，水热处理温度为90℃，处理时间为6～7h。
在步骤(4)中，所述的硬脂酸的乙醇溶液的浓度为0.1～0.3mol/L，化学处理时间为6～12h，烘干温度为80℃，烘干时间为10～15min。
本发明提供的改性ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜的制备方法具有如下有益效果：将ZnS纳米颗粒负载在ZnO纳米片上，以增加ZnO纳米片的表面粗糙度，结合低表面能物质的改性，降低了ZnO/ZnS纳米片阵列膜表面的表面能，粗糙的表面和硬脂酸化学改性的共同作用可使制备的ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜具有良好的疏水性、自清洁性能，并且不易从玻璃上脱落。经接触角测试仪测试后，对水的接触角达到150°。另外，制备方法所用的设备、工艺简单，成本低。
附图说明
图1为本发明提供的ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜经接触角测试仪测试结果示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作详细说明：
实施例一：
本实施例提供的改性ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜的制备方法包括按顺序进行的下列步骤：
(1)将1.1g硝酸锌加入到50ml去离子水中并搅拌均匀，在搅拌的过程中加入2ml氨水，此时溶液的pH值为10，由此制备成0.1mol/L浓度的ZnO纳米片反应溶液；
(2)将洗净的ITO玻璃放入上述制备好的ZnO纳米片反应溶液中并在90℃的温度下进行水热处理4h，由此在ITO玻璃表面形成ZnO纳米片阵列膜；
(3)将上述覆有ZnO纳米片阵列膜的ITO玻璃放入浓度为0.1mol/L的硫代乙酰胺溶液中并在90℃的温度下进行水热处理7h，由此在ITO玻璃表面形成ZnO/ZnS纳米片阵列膜；
(4)将上述覆有ZnO/ZnS纳米片阵列膜的ITO玻璃用浓度为0.1mol/L的硬脂酸的乙醇溶液进行化学处理6h，并放入80℃的烘箱中进行烘干15min，最终在ITO玻璃表面形成所述的ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜。
实施例二：
本实施例提供的改性ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜的制备方法包括按顺序进行的下列步骤：
(1)将3g硝酸锌加入到50ml去离子水中并搅拌均匀，在搅拌的过程中加入2ml氨水，此时溶液的pH值为10，由此制备成0.3mol/L浓度的ZnO纳米片反应溶液；
(2)将洗净的ITO玻璃放入上述制备好的ZnO纳米片反应溶液中并在90℃的温度下进行水热处理4h，由此在ITO玻璃表面形成ZnO纳米片阵列膜；
(3)将上述覆有ZnO纳米片阵列膜的ITO玻璃放入浓度为0.2mol/L的硫代乙酰胺溶液中并在90℃的温度下进行水热处理7h，由此在ITO玻璃表面形成ZnO/ZnS纳米片阵列膜；
(4)将上述覆有ZnO/ZnS纳米片阵列膜的ITO玻璃用浓度为0.2mol/L的硬脂酸的乙醇溶液进行化学处理9h，并放入80℃的烘箱中进行烘干10min，最终在ITO玻璃表面形成所述的ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜。
实施例三：
本实施例提供的改性ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜的制备方法包括按顺序进行的下列步骤：
(1)将5g硝酸锌加入到50ml去离子水中并搅拌均匀，在搅拌的过程中加入5ml氨水，此时溶液的pH值为10，由此制备成0.6mol/L浓度的ZnO纳米片反应溶液；
(2)将洗净的ITO玻璃放入上述制备好的ZnO纳米片反应溶液中并在90℃的温度下进行水热处理4h，由此在ITO玻璃表面形成ZnO纳米片阵列膜；
(3)将上述覆有ZnO纳米片阵列膜的ITO玻璃放入浓度为0.3mol/L的硫代乙酰胺溶液中并在90℃的温度下进行水热处理7h，由此在ITO玻璃表面形成ZnO/ZnS纳米片阵列膜；
(4)将上述覆有ZnO/ZnS纳米片阵列膜的ITO玻璃用浓度为0.3mol/L的硬脂酸的乙醇溶液进行化学处理12h，并放入80℃的烘箱中进行烘干10min，最终在ITO玻璃表面形成所述的ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜。
为了验证本发明的效果，本发明人将上述实施例制备的ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜利用接触角测试仪进行测试，如图1所示，测试结果为对水的接触角150°。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的修改、等同的替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，应以权益要求的范围来确定保护范围。
Claims (5)
1.一种改性ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括按顺序进行的下列步骤：
(1)将硝酸锌按比例加入到去离子水中并搅拌均匀，在搅拌的过程中加入氨水至溶液的pH值为10，由此制备成ZnO纳米片反应溶液；
(2)将洗净的ITO玻璃放入上述制备好的ZnO纳米片反应溶液中并进行水热处理，由此在ITO玻璃表面形成ZnO纳米片阵列膜；
(3)将上述覆有ZnO纳米片阵列膜的ITO玻璃放入硫代乙酰胺溶液中并进行水热处理，由此在ITO玻璃表面形成ZnO/ZnS纳米片阵列膜；
(4)将上述覆有ZnO/ZnS纳米片阵列膜的ITO玻璃用硬脂酸的乙醇溶液进行化学处理，并放入烘箱中进行烘干，最终在ITO玻璃表面形成所述的ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜。
2.根据权利要求1所述的改性ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述的硝酸锌和去离子水的用量比为1～5g:30～50ml。
3.根据权利要求1所述的改性ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的水热处理温度为70℃～90℃，处理时间为4h。
4.根据权利要求1所述的改性ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述的硫代乙酰胺溶液的浓度为0.1～0.3mol/L，水热处理温度为90℃，处理时间为6～7h。
5.根据权利要求1所述的改性ZnO/ZnS纳米片阵列疏水自清洁膜的制备方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述的硬脂酸的乙醇溶液的浓度为0.1～0.3mol/L，化学处理时间为6～12h，烘干温度为80℃，烘干时间为10～15min。
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