CN106031887A - 光催化涂覆剂及其制备方法和涂覆方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种光催化涂覆剂及其制备方法和涂覆的方法，所述光催化涂覆剂包括：由以下质量份数的配比组成，纳米光催化剂0.1至20份、粘结剂0.01至2份、水溶性钛化合物0.01至3份和去离子水100份。所述光催化涂覆剂还包含质量份数为0.001至0.2份的金属离子；所述金属离子选自金离子、银离子、铂离子、钯离子、铑离子、铱离子、铜离子、铁离子、钴离子、镍离子、锰离子、钒离子、铬离子、钽离子、镧离子、铈离子中的一种或者几种的任意比例混合物。本申请提供一种光催化涂覆剂，该涂覆剂无毒环保、简单易得、具有较高的透明性、分散悬浮稳定、光催化性能高、易于紧密固定于多种基底材料上。
Description
技术领域
本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种光催化涂覆剂及其制备方法和涂覆的方法。
背景技术
光催化材料是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质。光催化材料几乎可分解对人体和环境有害的所有有机物质及部分无机物质，起到环境净化的作用，它能有效利用自然界的太阳光，不造成资源的浪费及附加污染的形成。要使光催化材料尽可能的发挥光催化效率，需将其制备成纳米尺度，纳米尺度的光催化材料具有大的比表面积，能吸附较多的有机物，表现出较高的光催化效率。然而，纳米尺度的光催化材料在使用过程中存在着一些缺陷，如纳米尺度的光催化剂易于悬浮在空气中，造成空气中的颗粒污染物增加，不利于人类的身体健康；纳米尺度的光催化剂在使用过程后也不易回收再利用，造成资源的浪费。
要充分利用纳米尺度的光催化材料，一种有效的方式是将纳米尺度的光催化材料制成涂覆剂后并将其涂覆固定于基底材料上。该方式可充分发挥光催化材料在纳米尺度上的光催化效率，同时也可减少纳米光催化材料悬浮后对环境造成的危害，有利于光催化材料的回收再利用。此外，将光催化材料涂覆固定于特定基底材料上，还能使基底材料具有自清洁的优势，可去除基底材料表面的油脂、霉、霉菌、藻类、细菌和病毒等。
目前，开发性能优异的光催化涂覆剂受到人们广泛的关注。优异的光催化涂覆剂必须具备以下一些优点：（1）光催化涂覆剂具有高效的光催化活性，尤其是涂覆固定于基底材料上仍具有优异的光催化性能；（2）光催化涂覆剂能紧密的粘结固定于多种基底材料上，不易脱落；（3）光催化涂覆剂本身具有较高的透明性，分散悬浮稳定，适用于各类基底材料的涂覆使用，不形成斑点，尤其是用于涂覆窗玻璃、汽车挡风玻璃、用于观察的手术器械等这些要求具有极高透光性的基底材料；（4）光催化涂覆剂使用过程中的涂覆工艺简单，易于规模化使用；（5）光催化涂覆剂本身需具有环保、无毒的优点等。
鉴于目前光催化涂覆剂或多或少都存在一些缺陷，如催化效率不高、负载后易于脱落等，寻求一种具有性能优异的光催化涂覆剂仍旧是一项技术难题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种光催化涂覆剂，该涂覆剂无毒环保、简单易得、具有较高的透明性、分散悬浮稳定、光催化性能高、易于紧密固定于多种基底材料上。本发明同时提供该光催化涂覆剂的制备的方法和涂覆使用的方法。
本申请一种光催化涂覆剂，包括：由以下质量份数的配比组成，纳米光催化剂0.1至20份、粘结剂0.01至2份、水溶性钛化合物0.01至3份和去离子水100份。
优选的，所述光催化涂覆剂还包含质量份数为0.001至0.2份的金属离子；所述金属离子选自金离子、银离子、铂离子、钯离子、铑离子、铱离子、铜离子、铁离子、钴离子、镍离子、锰离子、钒离子、铬离子、钽离子、镧离子、铈离子中的一种或者几种的任意比例混合物。
优选的，所述纳米光催化剂选自纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米三氧化二铁、纳米氧化亚铁、纳米四氧化三铁、纳米氧化亚铜、纳米氧化锡、纳米二氧化锆、纳米硫化镉、纳米三氧化钨、纳米氧化铈、纳米二氧化锰中的一种或者几种的任意比例混合物。
优选的，所述粘结剂选自果糖、葡萄糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、淀粉、纤维素、树脂、水玻璃中的一种或者几种的任意比例混合物。
优选的，所述水溶性钛化合物选自钛酸、偏钛酸、三氯化钛、四氯化钛、四氟化钛、硫酸钛、硫酸氧钛、过氧化钛、过氧钛酸、过氧基的钛络合物、二茂钛、氟钛酸铵、氟钛酸钾中的一种或者几种的任意比例混合物。
本申请还提供一种如上所述光催化涂覆剂的制备方法，包括：
S1、将0.01至3份的所述水溶性钛化合物分散于100份的所述去离子水中，搅拌形成钛化合物水溶液；
S2、将0.01至2份的所述粘结剂加入到步骤S1配成的钛化合物水溶液中，搅拌形成含有粘结剂的钛化合物水溶液；
S3、将0.1至20份的所述纳米光催化剂加入到步骤S2配成的含有粘结剂的钛化合物水溶液中，搅拌混和均匀，得到的悬浊液即为所述光催化涂覆剂。
优选的，在所述步骤S3中，在所述搅拌混和均匀的过程中加入0.001至0.2份的金属离子。
本申请还提供一种如上所述光催化涂覆剂的涂覆方法，包括：采用浸渍、刮涂、旋涂、喷涂或溅射的方式的一种或几种在基底材料的表面涂覆所述的光催化涂覆剂。
优选的，将所述基底材料的表面涂覆所述光催化涂覆剂后对涂覆有光催化涂覆剂的所述基底材料加热处理；所述加热处理温度为200摄氏度至600摄氏度；加热处理时间为1小时至24小时。
优选的，所述基底材料包括墙体、墙面、地板、玻璃、金属、陶瓷、木材、天然或合成的纤维及其织造和非织造织物中的一种或几种。
本发明的优点在于：
1.本申请提供的所述光催化涂覆剂涂覆固定于基底材料上具有优异的光催化性能。
2.本申请提供的所述光催化涂覆剂能紧密的粘结固定于多种基底材料上，不易脱落。
3.本申请提供的所述光催化涂覆剂本身具有较高的透明性，分散悬浮稳定。
4.本申请提供的所述光催化涂覆剂合成及涂覆工艺简单，易于规模化生产和使用。
5.本申请提供的所述光催化涂覆剂本身需具有环保、无毒的优点。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本申请提供一种光催化涂覆剂，包括：由以下质量份数的配比组成，纳米光催化剂0.1至20份、粘结剂0.01至2份、水溶性钛化合物0.01至3份和去离子水100份。
在配置所述光催化涂覆剂时，所述纳米光催化剂、所述粘结剂、所述水溶性钛化合物的质量份数在添加过程中，其中所述纳米光催化剂、所述粘结剂、所述水溶性钛化合物三者中任一组分的添加量增加，其他组分也可以相应增加，以获得较好涂覆效果的所述光催化涂覆剂。比如：所述纳米光催化剂的以其下限量为添加量，相对应的所述粘结剂和所述水溶性钛化合物也可以以自身的下限量为添加量。
所述纳米光催化剂可以选自纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米三氧化二铁、纳米氧化亚铁、纳米四氧化三铁、纳米氧化亚铜、纳米氧化锡、纳米二氧化锆、纳米硫化镉、纳米三氧化钨、纳米氧化铈、纳米二氧化锰中的一种或者几种的任意比例混合物。为具有较好的光催化效果，所述纳米光催化剂的粒径可以为2纳米至50纳米。
所述粘结剂可以选自果糖、葡萄糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、淀粉、纤维素、树脂、水玻璃中的一种或者几种的任意比例混合物。
所述水溶性钛化合物可以选自钛酸、偏钛酸、三氯化钛、四氯化钛、四氟化钛、硫酸钛、硫酸氧钛、过氧化钛、过氧钛酸、过氧基的钛络合物、二茂钛、氟钛酸铵、氟钛酸钾中的一种或者几种的任意比例混合物。
本实施方式的光催化涂覆剂有以下优点：1.所述光催化涂覆剂涂覆固定于基底材料上具有优异的光催化性能。2.所述光催化涂覆剂能紧密的粘结固定于多种基底材料上，不易脱落。3.所述光催化涂覆剂本身具有较高的透明性，分散悬浮稳定。4.所述光催化涂覆剂合成及涂覆工艺简单，易于规模化生产和使用。5.所述光催化涂覆剂本身需具有环保、无毒的优点。
在一个较佳的实施方式中，经过发明人大量试验，在所述光催化涂覆剂中加入所述金属离子可以较大程度的提高光催化剂的光催化效率，并可以获得可见光的催化效率，具有较好的实际应用效果。所述光催化涂覆剂还可以包含质量份数为0.001至0.2份的金属离子；所述金属离子选自金离子、银离子、铂离子、钯离子、铑离子、铱离子、铜离子、铁离子、钴离子、镍离子、锰离子、钒离子、铬离子、钽离子、镧离子、铈离子中的一种或者几种的任意比例混合物。考虑到所述金属离子通常以金属盐的方式存在，进而在实际应用中，所述金属离子的质量份数可以为金属盐的质量份数。
本申请一种实施方式还提供上述光催化涂覆剂的制备方法，它包括以下几个步骤：
S1、将0.01至3份的所述水溶性钛化合物分散于100份的去离子水中，搅拌形成钛化合物水溶液；
S2、将0.01至2份的所述粘结剂加入到步骤S1配成的钛化合物水溶液中，搅拌形成含有粘结剂的钛化合物水溶液；
S3、将0.1至20份的纳米光催化剂加入到步骤S2配成的含有粘结剂的钛化合物水溶液中，搅拌混和均匀，得到的悬浊液即为所述光催化涂覆剂。
在所述步骤S3中，在搅拌混和均匀的过程中还可以加入0.001至0.2份的金属离子。
本申请一种实施方式还提供如上所述光催化涂覆剂的涂覆方法，它包括：采用浸渍、刮涂、旋涂、喷涂或溅射的方式的一种或几种在基底材料的表面涂覆所述的光催化涂覆剂。所述基底材料可以包括墙体、墙面、地板、玻璃、金属、陶瓷、木材、天然或合成的纤维及其织造和非织造织物中的一种或几种。
进一步的，将所述基底材料的表面涂覆所述光催化涂覆剂后对所述基底材料加热处理；所述加热处理温度为200摄氏度至600摄氏度；加热处理时间为1小时至24小时。具体的，所述加热处理时间可以随着所述加热处理温度的增加适当缩短，比如在以200摄氏度为所述加热处理温度时，所述加热处理时间可以为24小时。
下面结合多个实施例来具体描述本发明申请原理。
以下各实施例中所用纳米光催化剂选自纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米三氧化二铁、纳米氧化亚铁、纳米四氧化三铁、纳米氧化亚铜、纳米氧化锡、纳米二氧化锆、纳米硫化镉、纳米三氧化钨、纳米氧化铈、纳米二氧化锰中的一种或者几种的任意比例混合物。所述纳米光催化剂的粒径可以为2纳米至50纳米。所用粘结剂选自果糖、葡萄糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、淀粉、纤维素、树脂、水玻璃中的一种或者几种的任意比例混合物。所用水溶性钛化合物选自钛酸、偏钛酸、三氯化钛、四氯化钛、四氟化钛、硫酸钛、硫酸氧钛、过氧化钛、过氧钛酸、过氧基的钛络合物、二茂钛、氟钛酸铵、氟钛酸钾中的一种或者几种的任意比例混合物。所用金属离子选自金离子、银离子、铂离子、钯离子、铑离子、铱离子、铜离子、铁离子、钴离子、镍离子、锰离子、钒离子、铬离子、钽离子、镧离子、铈离子中的一种或者几种的任意比例混合物。所用基底材料选自墙体、墙面、地板、玻璃、金属、陶瓷、木材、天然或合成的纤维及其织造和非织造织物中的一种或者几种。
实施例1
取3克水溶性钛化合物，在剧烈搅拌的情况下分散于100克的去离子水中，持续剧烈搅拌直至形成钛化合物水溶液；随后，在剧烈搅拌的情况下往上述钛化合物水溶液中添加2克粘结剂，持续剧烈搅拌直至形成含有粘结剂的钛化合物水溶液；随后，在剧烈搅拌的情况下，往含有粘结剂的钛化合物水溶液中缓慢的加入20克纳米光催化剂，持续剧烈搅拌2小时，得到的稳定悬浊液即为光催化涂覆剂。
实施例2
取1克水溶性钛化合物，在剧烈搅拌的情况下分散于100克的去离子水中，持续剧烈搅拌直至形成钛化合物水溶液；随后，在剧烈搅拌的情况下往上述钛化合物水溶液中添加1克粘结剂，持续剧烈搅拌直至形成含有粘结剂的钛化合物水溶液；随后，在剧烈搅拌的情况下，往含有粘结剂的钛化合物水溶液中缓慢的加入10克纳米光催化剂，持续剧烈搅拌2小时，得到的稳定悬浊液即为光催化涂覆剂。
实施例3
取0.01克水溶性钛化合物，在剧烈搅拌的情况下分散于100克的去离子水中，持续剧烈搅拌直至形成钛化合物水溶液；随后，在剧烈搅拌的情况下往上述钛化合物水溶液中添加0.01克粘结剂，持续剧烈搅拌直至形成含有粘结剂的钛化合物水溶液；随后，在剧烈搅拌的情况下，往含有粘结剂的钛化合物水溶液中缓慢的加入0.1克纳米光催化剂，持续剧烈搅拌2小时，得到的稳定悬浊液即为光催化涂覆剂。
实施例4
取0.5克水溶性钛化合物，在剧烈搅拌的情况下分散于100克的去离子水中，持续剧烈搅拌直至形成钛化合物水溶液；随后，在剧烈搅拌的情况下往上述钛化合物水溶液中添加0.5克粘结剂，持续剧烈搅拌直至形成含有粘结剂的钛化合物水溶液；随后，在剧烈搅拌的情况下，往含有粘结剂的钛化合物水溶液中缓慢的加入5克纳米光催化剂和0.02克的金属离子盐化合物，持续剧烈搅拌2小时，得到的稳定悬浊液即为光催化涂覆剂。
实施例5
取实施例1至实施例4中的任一光催化涂覆剂，喷涂于基底材料表面形成薄层，干燥后放入烘箱中，于200摄氏度下加热处理24小时，即得到涂覆光催化剂的基底材料。
实施例6
取实施例1至实施例4中的任一光催化涂覆剂，喷涂于基底材料表面形成薄层，干燥后放入马弗炉中，于600摄氏度下加热处理1小时，即得到涂覆光催化剂的基底材料。
实施例7
取实施例1至实施例4中的任一光催化涂覆剂，喷涂于基底材料表面形成薄层，干燥后放入马弗炉中，于400摄氏度下加热处理8小时，即得到涂覆光催化剂的基底材料。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种光催化涂覆剂，其特征在于，包括：由以下质量份数的配比组成，纳米光催化剂0.1至20份、粘结剂0.01至2份、水溶性钛化合物0.01至3份和去离子水100份。
2.如权利要求1所述的光催化涂覆剂，其特征在于：所述光催化涂覆剂还包含质量份数为0.001至0.2份的金属离子；所述金属离子选自金离子、银离子、铂离子、钯离子、铑离子、铱离子、铜离子、铁离子、钴离子、镍离子、锰离子、钒离子、铬离子、钽离子、镧离子、铈离子中的一种或者几种的任意比例混合物。
3.如权利要求1所述的光催化涂覆剂，其特征在于：所述纳米光催化剂选自纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米三氧化二铁、纳米氧化亚铁、纳米四氧化三铁、纳米氧化亚铜、纳米氧化锡、纳米二氧化锆、纳米硫化镉、纳米三氧化钨、纳米氧化铈、纳米二氧化锰中的一种或者几种的任意比例混合物。
4.如权利要求1所述的光催化涂覆剂，其特征在于：所述粘结剂选自果糖、葡萄糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖、淀粉、纤维素、树脂、水玻璃中的一种或者几种的任意比例混合物。
5.如权利要求1所述的光催化涂覆剂，其特征在于：所述水溶性钛化合物选自钛酸、偏钛酸、三氯化钛、四氯化钛、四氟化钛、硫酸钛、硫酸氧钛、过氧化钛、过氧钛酸、过氧基的钛络合物、二茂钛、氟钛酸铵、氟钛酸钾中的一种或者几种的任意比例混合物。
6.一种如权利要求1所述光催化涂覆剂的制备方法，其特征在于，包括：
S1、将0.01至3份的所述水溶性钛化合物分散于100份的所述去离子水中，搅拌形成钛化合物水溶液；
S2、将0.01至2份的所述粘结剂加入到步骤S1配成的钛化合物水溶液中，搅拌形成含有粘结剂的钛化合物水溶液；
S3、将0.1至20份的所述纳米光催化剂加入到步骤S2配成的含有粘结剂的钛化合物水溶液中，搅拌混和均匀，得到的悬浊液即为所述光催化涂覆剂。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤S3中，在所述搅拌混和均匀的过程中加入0.001至0.2份的金属离子。
8.一种如权利要求1所述光催化涂覆剂的涂覆方法，其特征在于，包括：采用浸渍、刮涂、旋涂、喷涂或溅射的方式的一种或几种在基底材料的表面涂覆所述的光催化涂覆剂。
9.如权利要求8所述的涂覆方法，其特征在于：将所述基底材料的表面涂覆所述光催化涂覆剂后对涂覆有光催化涂覆剂的所述基底材料加热处理；所述加热处理温度为200摄氏度至600摄氏度；加热处理时间为1小时至24小时。
10.如权利要求8所述的涂覆方法，其特征在于：所述基底材料包括墙体、墙面、地板、玻璃、金属、陶瓷、木材、天然或合成的纤维及其织造和非织造织物中的一种或几种。
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