[发明专利]一种具有超双疏性的铜网及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种具有超双疏性的铜网及其制备方法和用途，通过激光直写技术在铜片表面加工出微孔阵列，将铜片制备成铜网，然后用激光进行表面微处理，加工出微纳双重结构，获得超双疏性铜网，其具有油下超疏水和水下超疏油性能，可同时用于过滤轻油和重油。本发明的铜网可用于油水分离，具有原材料来源广泛、价格低廉、制备工艺简单可靠、油水分离率高、可同时分离轻油和重油、稳定性好等优点。

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种具有超双疏性的铜网及其制备方法和用途。

背景技术

油水分离已经引起了人们的广泛关注，其不仅涉及科学研究，也涉及环境、社会和经济问题。一方面，频繁的漏油会造成严重的环境污染和巨大的能源损失。另一方面，石化、纺织、冶金、食品、皮革等工业造成的含油废水日益增多，已成为世界上最常见的污染物。针对这些巨大的挑战，研究人员致力于开发有效廉价的油水分离方法。各种方法已广泛应用，如离心分离、重力分离、撇渣、气浮和生物处理等。虽然这些方法可以分离大部分的油水，但是分离效率低、生成二次污染物、成本高和装置体积大等缺点，限制其进一步的应用。

近年来，水下超疏油材料得到了广泛的应用。到目前为止，各种材料如CaCO₃，Cu(OH)₂，TiO₂，ZnO和氧化石墨烯等都可用于制备水下超疏油材料。与其他分离方法相比，这种材料分离效率高、装置简单、成本低，而且仅靠重力驱动，节约能源，具有更广阔的应用前景。但它依然存在无法过滤重油这一问题，因为密度大的下层重油会阻碍密度小的上层水通过滤网。目前还没有一种能高效分离重油、清油与水的混合液体的材料或方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种具有超双疏性的铜网及其制备方法和用途，具有原材料来源广泛、价格低廉、制备工艺简单可靠、油水分离率高、可以高效地分离重油和轻油与水的混合液体、稳定性好等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种具有超双疏性的铜网的制备方法，包括：

1)用激光在铜片表面加工出微孔阵列，制备得到铜网；所述激光为波长1000～1100nm、脉冲持续时间90～110ns的光纤脉冲激光，焦距设置为325～335mm，照射在铜片表面的光斑直径为45～55μm；

2)用激光扫描步骤1)得到的铜网的表面，加工出微纳双重结构，即为所述具有超双疏性的铜网；扫描次数为3～18次，激光扫描线间距为0.05～0.5mm，功率为22～26W，功率密度为61～62J/cm²，扫描速度为980～1020mm/s。

一实施例中：所述步骤1)中，得到的微孔为边长60～120μm的方孔。

一实施例中：所述步骤2)中，扫描次数为5次、10次、15次；所述激光扫描线间距为0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm。

一实施例中：所述步骤2)中，扫描次数越多越好。

一实施例中：所述步骤2)中，激光扫描线间距为0.3mm。

一实施例中：所述步骤1)结束后应立即进行步骤2)。

一实施例中：所述铜片在加工前放入无水乙醇中超声清洗。

一实施例中：所述铜片在加工时应当固定，防止位移。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：

一种上述制备方法所制备的具有超双疏性的铜网。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之三是：

一种上述具有超双疏性的铜网在油水分离、轻油重油分离中的用途。