超疏水二氧化钛薄膜及其制备方法 【技术领域】
本发明属于薄膜材料技术领域，涉及一种超疏水二氧化钛薄膜及其制备方法。具体为一种通过阳极氧化、水热处理等方法来构造多孔二氧化钛薄膜纳米结构，并结合表面自组装制备超疏水二氧化钛薄膜。
背景技术
超疏水性是指与水的接触角大于150°。由于其防污涂料、油水分离、无损传输等方面具有广泛的应用，近年来引起了众多科研工作的重视。一般来讲，超疏水表面主要通过构造粗燥的表面结构或者在对粗燥的表面进行修饰来获得。
二氧化钛(TiO2)是一种独特的半导体材料，具有许多特殊的性质。例如它能够吸收紫外光，经过掺杂的TiO2甚至可以吸收可见光，是一种优良的光催化剂；它经过染料敏化能够有效地实现电荷分离，是一种理想的染料敏化纳米晶太阳能电池的光电极；它经过紫外光照射具有超亲水性(与水的接触角小于5°)，在防水防雾、自清洁领域得到了广泛的应用。但是，对于二氧化钛的研究，从未涉及超疏水性的研究。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种超疏水二氧化钛薄膜及其制备方法。
本发明提出的超疏水二氧化钛薄膜，由通过阳极氧化、水热处理构造的多孔二氧化钛薄膜纳米结构，并在其表面自组装一层长链羧酸、长链硅氧烷或长链全氟硅氧烷而组成。
上述薄膜中所述的长链羧酸、长链硅氧烷或长链全氟硅氧烷的长链包括八个碳原子的直链烷基到十八个碳原子地直链烷基。薄膜的孔径为80-500nm。
本发明的超疏水二氧化钛薄膜的制备方法包括多孔二氧化钛纳米结构的制备和表面自组装。
本发明的多孔二氧化钛纳米结构的制备步骤为：以氢氟酸的稀溶液为电解质，恒压氧化钛片0.5-12小时，或者以阳极氧化的钛片为模板，水热处理3-72h。
本发明的表面自组装步骤为：将多孔二氧化钛薄膜在含有1-4wt％长链羧酸、长链硅氧烷或长链全氟硅氧烷的甲醇溶液中浸泡10-15小时，经过乙醇洗涤后在130-150℃热处理2-6小时。
上述方法中所述的长链羧酸，长链硅氧烷或长链全氟硅氧烷的长链包括八个碳原子的直链烷基到十八个碳原子的直链烷基。
实验证明，由本发明制备的二氧化钛薄膜具有优越的疏水性能。
【附图说明】
图1氧化电压为30V，氧化时间为0.5h的多孔二氧化钛薄膜的场发射扫描电子显微镜照片
图2氧化电压为30V，氧化时间为0.5h的多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层辛酸后的静态接触角照片，接触角为153.6°。
图3氧化电压为30V，氧化时间为12h的多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层十八碳酸后的静态接触角照片，接触角为153°。
图4经过水热处理3h的多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层辛基硅氧烷后静态接触角照片，接触角为152.8°。
图5经过水热处理6h的多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层十八烷基硅氧烷后静态接触角照片，接触角为152.1°。
图6经过水热处理12h的多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层辛基全氟硅氧烷后静态接触角照片，接触角为151.4°。
图7经过水热处理36h的多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层十八烷基全氟硅氧烷后静态接触角照片，接触角为152.1°。
图8经过水热处理72h的多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层十八烷基全氟硅氧烷后静态接触角照片，接触角为151.7°。
【具体实施方式】
实施例1：在0.5％的HF溶液中，在30V电压的条件下氧化钛片0.5h，立即从电解液中取出用去离子水洗涤干燥即可，薄膜呈现淡黄色，SEM照片如图1所示，水滴在该多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层辛酸后的静态接触角照片如图2所示。
实施例2：在0.5％的HF溶液中，在30V电压的条件下氧化钛片12h，水滴在该多孔二氧化钛薄膜经过表面自组装一层十八碳酸后的静态接触角照片如图3所示。
实施例3：在0.5％的HF溶液中，在30V电压的条件下氧化钛片6h，将经过洗涤干燥的阳极氧化二氧化钛的薄膜水热处理3h，水滴在该多孔二氧化钛薄膜表面自组装一层辛基硅氧烷后的静态接触角照片如图4所示。
实施例4：在0.5％的HF溶液中，在30V电压的条件下氧化钛片6h，将经过洗涤干燥的阳极氧化二氧化钛的薄膜水热处理6h，水滴在该多孔二氧化钛薄膜表面自组装一层十八烷基硅氧烷后的静态接触角照片如图5所示。
实施例5：在0.5％的HF溶液中，在30V电压的条件下氧化钛片12h，将经过洗涤干燥的阳极氧化二氧化钛的薄膜水热处理12h，水滴在该多孔二氧化钛薄膜表面自组装一层辛基全氟硅氧烷后的静态接触角照片如图6所示。
实施例6：在0.5％的HF溶液中，在30V电压的条件下氧化钛片2h，将经过洗涤干燥的阳极氧化二氧化钛的薄膜水热处理36h，水滴在该多孔二氧化钛薄膜表面辛基全氟硅氧烷的静态接触角照片如图7所示。
实施例7：在0.5％的HF溶液中，在30V电压的条件下氧化钛片2h，将经过洗涤干燥的阳极氧化二氧化钛的薄膜水热处理72h，水滴在该多孔二氧化钛薄膜表面十八烷基全氟硅氧烷的静态接触角照片如图8所示。