不同超疏水铜表面的湿法氧化制备及抗冷凝性能

doi:10.7503/cjcu20120864

高等学校化学学报 ›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (4): 919.doi: 10.7503/cjcu20120864

不同超疏水铜表面的湿法氧化制备及抗冷凝性能

庞艺川, 赵颖, 冯杰

浙江工业大学化学工程与材料学院, 杭州 310014

收稿日期:2012-09-19 出版日期:2013-04-10 发布日期:2013-03-22
通讯作者: 冯杰,男,博士,教授,主要从事材料表面、界面的研究.E-mail:fengjie@zjut.edu.cn E-mail:fengjie@zjut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号:51172206)资助.

Different Superhydrophobic Copper Surfaces Fabricated by Wet Chemical Oxidation Method and Their Anti-condensation Property

PANG Yi-Chuan, ZHAO Ying, FENG Jie

College of Chemical Engineering and Materials Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China

Received:2012-09-19 Online:2013-04-10 Published:2013-03-22

摘要/Abstract

摘要：

分别以过硫酸钾、过硫酸铵及氨水为氧化剂, 在铜表面制得纳米结构, 并用十七氟癸基三乙氧基硅烷(FAS-17)进一步氟化处理, 获得了差异化超疏水表面. 比较了不同氧化剂对反应结果的影响, 并分析了氧化反应的历程. 实验结果表明, Cu首先被O₂氧化成CuO超薄层, 然后水解变成Cu(OH)₂, 并进一步被OH^-或NH₄OH络合成蓝色溶液. 不同形貌纳米结构是Cu(OH)₂在饱和析出过程中沿固定晶面堆砌的结果. 最后对不同纳米结构超疏水表面的耐水蒸气冷凝情况及微观机理进行了分析, 证实只有较密、较垂直的纳米针结构表面才耐水蒸气冷凝, 即冷凝水滴在其上出现快速自迁移现象.

关键词: 铜表面, 湿法氧化, 反应机理, 超疏水, 冷凝

Abstract:

Surface wet chemical oxidation is an efficient method to prepare nanostructure on copper foils toward realizing surface superhydrophobic property. However, the current studies mainly focus on the oxidation results but not on the process of oxidation reaction. Moreover, the characterization for superhydrophobicity is only by contact angle measurement. In this paper, three types of oxidants including K₂S₂O₈, (NH₄)₂S₂O₈ and ammonia were separately applied to nano roughen copper surfaces. After been treated with fluorin containing silane, all as-prepared surfaces appeared superhydrophobic property but some showed strong resistance to vapor condensation while some did not. The influence of oxidant types on the resulting morphology was compared. The nanostructure growth was believed complying with the following procedure: copper oxidation, CuO hydrolysis, Cu(OH)₂ complexation/dissolution, Cu(OH)₂ re-deposition and crystal directional growth. The vapor condensation resistances of as-prepared superhydrophobic surfaces with different nanostructures, e.g., microscopic mechanism of spontaneous motion of condensate droplets on them, were analyzed. It shows that only nanostructures with narrow space and high perpendicularity cause the obvious spontaneous motion of condensate droplets on them.

Key words: Copper surface, Wet chemical oxidation, Reaction mechanism, Superhydrophobicity, Vapor condensation

中图分类号:

O647
O614

TrendMD:

庞艺川, 赵颖, 冯杰. 不同超疏水铜表面的湿法氧化制备及抗冷凝性能. 高等学校化学学报, 2013, 34(4): 919.

PANG Yi-Chuan, ZHAO Ying, FENG Jie. Different Superhydrophobic Copper Surfaces Fabricated by Wet Chemical Oxidation Method and Their Anti-condensation Property. Chem. J. Chinese Universities, 2013, 34(4): 919.

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