一種具有油水分離功能的銅網的制備方法與流程

本發明具體涉及一種具有油水分離功能的銅網的制備方法。

背景技術：

水資源問題一直以來受到社會各界的廣泛關注，保護和凈化水資源是我們永恒的話題。近年來，在工業生產，生活排放，石油泄漏等因素下，水污染日趨嚴重。油水分離作為處理水資源油污染問題的首要環節，受到廣大研究人員的關注。仿生超疏水表面的出現為新的基于疏水親油原理的油水分離方法提供了可能，利用超疏水表面特性，制備出帶有微孔的超疏水表面，使得油能輕易通過而水無法通過，從而達到油水分離的目的。

目前，傳統的廣泛應用的油水分離方法，包括采用重力，離心力，電化學等方法，但是這些方法仍然存在一定的油液殘留，分離效率不高。同時，一些研究人員通過在金屬網上負載氧化石墨烯并穿孔，實現了油水分離，但是生產成本高，不宜大規模制造。還有人通過在聚氨酯海綿上鍍銅，獲得了具有油水分離功能的海棉，這種方法分離效果較好，但是工序復雜。另外，一些新的采用疏油親水原理制備的油水分離金屬器件受到了關注。但是，一般油水分離混合物中水占較大比重，對比于疏水親油原理，疏油親水的器件需要分離占更多比重的液體，降低了分離效率。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術缺陷，提供一種具有油水分離功能的銅網的制備方法。

本發明的技術方案如下：

一種具有油水分離功能的銅網的制備方法，包括如下步驟：

(1)將待加工的銅片置于去離子水中進行超聲波清洗；

(2)用脈沖光纖激光燒蝕步驟(1)清洗后的銅片的表面，構造出具有一定排列規則的通孔陣列，其中的通孔為邊長在微米級別的多邊形，且相鄰通孔之間的間距為290～320μm；激光的參數為：激光焦距為328～330mm，照射在銅片表面的光斑直徑為0.04～0.06mm，功率為24～26w，脈沖重復頻率為19～21khz，能量密度為63～64j·cm^-2；

(3)在與步驟(2)相同的激光參數下，改變激光掃描路徑，用激光線掃描方式掃描銅片表面，在其表面得到二級雜化微納米結構，得到基礎銅網，其中，激光線掃描方式的掃描線的間距為0.25～0.35mm；

(4)將基礎銅網置于疏水劑中進行表面疏水化處理，干燥后即得所述具有油水分離功能的銅網。

在本發明的一個優選實施方案中，所述步驟(1)的超聲波清洗的時間為30min。

在本發明的一個優選實施方案中，所述步驟(2)中相鄰通孔之間的間距為300μm。

在本發明的一個優選實施方案中，所述步驟(2)中激光的參數為：激光焦距為329mm，照射在銅片表面的光斑直徑為0.05mm，功率為25w，脈沖重復頻率為20khz，能量密度為63.66j·cm^-2。

在本發明的一個優選實施方案中，所述步驟(3)中的激光線掃描方式的掃描線的間距為0.3mm。

在本發明的一個優選實施方案中，所述步驟(4)中的疏水劑為硬脂酸的乙醇溶液，其濃度為1.8～2.2g/l。

進一步優選的，所述步驟(4)為：將基礎銅網置于40℃的疏水劑中進行表面疏水化處理2h，干燥后即得所述具有油水分離功能的銅網。

本發明的有益效果：

1、本發明靈活方便，通過電腦控制激光加工參數，制備具有表面通孔和表面微納米結構的銅網；且通孔的大小，微納米顆粒的大小分布等可以通過改變參數進行調控。

2、本發明的后處理步驟簡單，激光制備的銅網只需經過一步簡單的疏水化處理，就能使銅網具有油水分離功能。

3、本發明制備時間短，能夠實現快速制備。

4、由本發明的方法制備的銅網主要有兩個優點：1)通過激光加工與疏水劑的二步結合，大大簡化了實現油水分離功能的材料加工步驟；2)所需材料價格低廉，工序簡單，易于大規模制造。

附圖說明

圖1為本發明實施例制備的具有油水分離功能的銅網實物圖。

圖2為本發明實施例制備的具有油水分離功能的銅網sem圖。

圖3為本發明實施例制備的具有油水分離功能的銅網的水和油的接觸示意圖(油滴為煤油)。

圖4為本發明實施例制備的具有油水分離功能的銅網分離前后效果圖(其中紅色液體為經紅墨水染色的煤油，透明液體為普通清水)。

具體實施方式

以下通過具體實施方式結合附圖對本發明的技術方案進行進一步的說明和描述。

實施例1

一種具有油水分離功能的銅網的制備方法，包括如下步驟：

(1)將待加工的銅片置于去離子水中進行超聲波清洗30min，銅片純度為99.99％，大小為φ26mm·0.1mm；

(2)用脈沖光纖激光(波長1064nm，脈沖持續時間100ns的ipg：ylp激光器產生的脈沖光纖激光)燒蝕步驟(1)清洗后的銅片的表面，構造出具有一定排列規則的通孔陣列，其中的通孔為邊長在100μm的正方形，且相鄰通孔之間的間距為300μm；激光的參數為：激光焦距為329mm，照射在銅片表面的光斑直徑為0.05mm，功率為25w，脈沖重復頻率為20khz，能量密度為63.66j·cm^-2激光的加工區域限制在銅片中心邊長為13.5mmx13.5mm的正方形區域內，掃描速度為500mm·s^-1，激光持續燒蝕直到銅片穿透；

(3)在與步驟(2)相同的激光參數下，改變激光掃描路徑，用激光線掃描方式掃描銅片表面，掃描區域不變，重復掃描10次，在其表面得到二級雜化微納米結構，得到基礎銅網，其中，激光線掃描方式的掃描線的間距為0.3mm；

(4)將基礎銅網置于40℃的疏水劑(2g/l的硬脂酸的乙醇溶液)中進行表面疏水化處理2h，取出后自然風干，即得如圖1所示的所述具有油水分離功能的銅網。所制備的銅網的表面超微結構如圖2所示，油水分離效果如圖3和圖4所示。

以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，故不能依此限定本發明實施的范圍，即依本發明專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋的范圍內。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種具有油水分離功能的銅網的制備方法，包括如下步驟：(1)將待加工的銅片置于去離子水中進行超聲波清洗；(2)用脈沖光纖激光燒蝕步驟(1)清洗后的銅片的表面，構造出具有一定排列規則的通孔陣列；(3)在與步驟(2)相同的激光參數下，改變激光掃描路徑，用激光線掃描方式掃描銅片表面，在其表面得到二級雜化微納米結構，得到基礎銅網；(4)將基礎銅網置于疏水劑中進行表面疏水化處理，干燥后即得所述具有油水分離功能的銅網。本發明靈活方便，通過電腦控制激光加工參數，制備具有表面通孔和表面微納米結構的銅網；且通孔的大小，微納米顆粒的大小分布等可以通過改變參數進行調控。

技術研發人員：周銳;沈飛;林圣棟;張國彪
受保護的技術使用者：廈門大學
技術研發日：2017.07.21
技術公布日：2017.09.15