專利名稱：一種利用電沉積快速制備含稀土元素的陰極超疏表面涂層的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用電沉積快速制備含稀土元素的陰極超疏表面涂層的方法，通過十四酸、無水乙醇和氯化鑭混合的電解液經(jīng)過電沉積法在陰極表面制備超疏涂層，特別涉及一種微/納米結構的十四酸鑭超疏表面涂層。
背景技術：
表面潤濕性是固體材料的一個非常重要的特性，它依賴于材料表面微觀結構和化學成分。由于在基礎研究和工業(yè)應用中的重要性，超疏表面已經(jīng)吸引了越來越多人的關注。 受大自然尤其是荷葉表面結構的啟發(fā)，研究人員已經(jīng)可以通過很多方法制備超疏表面，這是通過構造微/納米顆粒結構、微/納米像花樣的結構、納米棒和納米線等實現(xiàn)其表面的超疏性能。然而，大多數(shù)方法還存在一些問題如多步程序，或者苛刻的條件，或者需要特別的裝置以及在制備中只能針對特定的基底如銅、不銹鋼、鋁、鎂或者硅基片來實現(xiàn)。電沉積有著易操作和低成本以及所形成的微/納米結構很容易控制等優(yōu)點，特別是對于陰極電沉積有著明顯的工業(yè)應用優(yōu)勢而受到越來越多的關注。近年來，電沉積方法用于制備超疏表面也吸引了很多研究者的注意，并成功的在陰極或陽極表面制備出了超疏表面。另一方面，稀土元素是一種很重要的元素，它們在很多領域都有潛在應用。利用稀土元素或者電沉積方法來制備超疏表面已經(jīng)取得了一定的進展。但是根據(jù)所查閱的文獻，利用電沉積方法在導電材料上大面積制備含稀土元素的超疏表面還未見相關報道。

發(fā)明內容
要解決的技術問題為了避免現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明提出一種利用電沉積快速制備含稀土元素的陰極超疏表面涂層的方法，是基于十四酸/氯化鑭(或其它稀土氯化物)/無水乙醇的混合電解液可在陰極導電基底片上單步快速的制備超疏表面。技術方案—種利用電沉積快速制備含稀土元素的陰極超疏表面涂層的方法，其特征在于步驟如下步驟1 將氯化鑭置于無水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液，氯化鑭加入量為 0. 038M ；步驟2 將摩爾質量為0. IM的十四酸粉末在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合形成電解液；步驟3 在上述電解液中放入兩片60mmX25mmXl. 5mm的導電基板作為陽極和陰極，加載30V的直流電壓進行電解，電解時間為0. 25min MOmin ；步驟4:電解完成后，在陰極形成具有微納米結構十四酸鑭表面涂層，將該電極先后在水，無水乙醇中清洗后，于室溫干燥Imin得到含稀土元素的陰極超疏表面涂層。
所述的導電基板為銅，鋁或不銹鋼。有益效果本發(fā)明提出的一種利用電沉積快速制備含稀土元素的陰極超疏表面涂層的方法， 電解液是由氯化鑭，十四酸及無水乙醇組成。與其它的方法相比，該方法具有快速和方便的優(yōu)勢，它不僅可以在銅表面上制備，而且也可以應用到其它大尺度的導電基底表面，同時還可以將該電解液中的氯化鑭替換成其它稀土氯化物，另外也可利用該電解液采用浸泡的方法制備含稀土元素的超疏表面。


圖 1 為添加 2g LaCl3 · 6H20 電沉積0. 25min時的掃描電鏡圖；圖 2 為添加 2g LaCl3 · 6H20 電沉積Imin時的掃描電鏡圖；圖 3 為添加 2g LaCl3 · 6H20 電沉積20min時的掃描電鏡圖；圖 4 為添加 2g LaCl3 · 6H20 電沉積90min時的掃描電鏡圖；
具體實施例方式現(xiàn)結合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述本發(fā)明所用原料有市售無水乙醇；分析純的氯化鑭或者其它稀土氯化物；十四酸；導電基片；400-800粒度的水砂紙。實施例一首先將2g LaCl3 ·ηΗ20和3. 4 十四酸粉末置于150ml無水乙醇中，其次在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成含有一定濃度的十四酸無水乙醇電解液。接著將預先用400和800粒度的水砂紙打磨并吹干的兩片60mmX25mmX 1. 5mm的銅片置于電解槽中，并將上述電解液倒入電解槽中，在30V的直流電壓下電解，電解0. 25min 后在陰極上形成的疏水薄膜見圖1，具體的接觸角見表1。實施例二首先將2g LaCl3 · ηΗ20和3. 43g十四酸粉末置于150ml無水乙醇中，其次在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成含有一定濃度的十四酸無水乙醇電解液。接著將預先用400和800粒度的水砂紙打磨并吹干的兩片60mmX25mmX 1. 5mm的銅片置于電解槽中，并將上述電解液倒入電解槽中，在30V的直流電壓下電解，電解Imin后在陰極上形成的超疏水涂層表面SEM見圖2，具體的接觸角見表1。實施例三首先將2g LaCl3 · ηΗ20和3. 43g十四酸粉末置于150ml無水乙醇中，其次在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成含有一定濃度的十四酸無水乙醇
的0. IM十四酸無水乙醇溶液，銅基片表面在電壓30V 的0. IM十四酸無水乙醇溶液，銅基片表面在電壓30V 的0. IM十四酸無水乙醇溶液，銅基片表面在電壓30V 的0. IM十四酸無水乙醇溶液，銅基片表面在電壓30V
4電解液。接著將預先用400和800粒度的水砂紙打磨并吹干的兩片60mmX25mmX 1. 5mm的銅片置于電解槽中，并將上述電解液倒入電解槽中，在30V的直流電壓下電解，電解20min 后在陰極上形成的超疏水涂層表面SEM見圖3，具體的接觸角見表1。實施例四首先將2g LaCl3 · ηΗ20和3. 43g十四酸粉末置于150ml無水乙醇中，其次在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成含有一定濃度的十四酸無水乙醇電解液。接著將預先用400和800粒度的水砂紙打磨并吹干的兩片60mmX25mmX 1. 5mm的銅片置于電解槽中，并將上述電解液倒入電解槽中，在30V的直流電壓下電解，電解90min 后在陰極上形成的超疏水涂層表面SEM見圖4，具體的接觸角見表1。實施例五首先將2g LaCl3 · ηΗ20和3. 43g十四酸粉末置于150ml無水乙醇中，其次在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成含有一定濃度的十四酸無水乙醇電解液。接著將預先用400和800粒度的水砂紙打磨并吹干的兩片60mmX25mmX 1. 5mm的銅片置于電解槽中，并將上述電解液倒入電解槽中，在30V的直流電壓下電解，電解MOmin 后在陰極上形成的超疏水涂層表面SEM見圖5，具體的接觸角見表1。實施例六首先將2g LaCl3 · ηΗ20和3. 43g十四酸粉末置于150ml無水乙醇中，其次在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成含有一定濃度的十四酸無水乙醇電解液。接著將預先用400和800粒度的水砂紙打磨并吹干的兩片60mmX25mmXl. 5mm 的不銹鋼片置于電解槽中，并將上述電解液倒入電解槽中，在30V的直流電壓下電解，電解 20min后在陰極上形成的超疏水涂層表面SEM見圖6，具體的接觸角見表1。實施例七首先將2g LaCl3 · ηΗ20和3. 43g十四酸粉末置于150ml無水乙醇中，其次在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，以形成含有一定濃度的十四酸無水乙醇電解液。接著將預先用400和800粒度的水砂紙打磨并吹干的兩片60mmX25mmX 1. 5mm的鋁片置于電解槽中，并將上述電解液倒入電解槽中，在30V的直流電壓下電解，電解20min 后在陰極上形成的超疏水涂層表面SEM見圖7，具體的接觸角見表1。表 權利要求
1.一種利用電沉積快速制備含稀土元素的陰極超疏表面涂層的方法，其特征在于步驟如下步驟1 將氯化鑭置于無水乙醇中使之完全溶解，形成均勻的溶液，氯化鑭加入量為 0. 038M ；步驟2 將摩爾質量為0. IM的十四酸粉末在磁力攪拌的條件下分散在上述溶液中，使之混合形成電解液；步驟3 在上述電解液中放入兩片60mm X 25mm XL 5mm的導電基板作為陽極和陰極，加載30V的直流電壓進行電解，電解時間為0. 25min MOmin ；步驟4 電解完成后，在陰極形成具有微納米結構十四酸鑭表面涂層，將該電極先后在水，無水乙醇中清洗后，于室溫干燥Imin得到含稀土元素的陰極超疏表面涂層。
2.根據(jù)權利要求1所述利用電沉積快速制備含稀土元素的陰極超疏表面涂層的方法， 其特征在于所述的導電基板為銅，鋁或不銹鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快速制備的超疏水表面涂層，特別涉及微/納米結構的低表面能十四酸鑭。其制備方法是將氯化鑭和十四酸粉末分散到無水乙醇形成均勻的電解液，以兩塊60mm×25mm×1.5mm銅，鋁，不銹鋼等導電基片作為電極，在一定的直流電壓和時間下對其電解，在陰極上形成微納米結構的十四酸鑭涂層，且隨著電沉積時間推移，陰極表面從顆粒團簇結構到劍麻樣的結構再到相互交錯生長的納米棒結構。這是首次用一種簡單的方法在陰極表面上獲得含鑭等稀土元素的超疏水涂層，它們具有良好的超疏性能，有廣闊的應用前景。
文檔編號C25D9/02GK102345148SQ20111021427
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權日2011年7月28日
發(fā)明者郝麗梅, 陳志 , 陳長樂 申請人:西北工業(yè)大學