CN101134858A - 金属掺杂纳米TiO2粉体改性的光催化空气净化乳胶漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种金属掺杂纳米TiO2粉体改性的光催化空气净化乳胶漆及其制备方法。其特点是：由下述原料按照质量百分比配置而成：乙二醇2～5份、助剂A 0.5～1.5份、助剂B 0.5～1.1份、助剂C 0.1～0.3份、颜填料 30～60份、金属掺杂纳米TiO2粉体 0.5～5.0份、乳液 15～22份、增稠剂水溶液15～22份、水12～18份。其中所用的金属掺杂纳米粉体为掺钒型纳米TiO2粉体、掺铁型纳米TiO2粉体、掺铈型纳米TiO2粉体以及掺钨型纳米TiO2粉体中的至少一种。本产品无毒安全，施工方便，可有效去除室内的有害有机气体(甲醛等)以及部分有害无机气体(SO2、H2S、NH3等)。
Description
技术领域
本发明涉及到金属掺杂纳米TiO2粉体改性的光催化空气净化乳胶漆及其制备方法。
背景技术
在生活中，存在着各种气态污染物，例如在室内有来源于室内装饰材料的有机物甲醛。另外，汽车废气也成为世界城市污染的罪魁祸首。目前世界上约有五亿辆汽车，估算每年排出四亿吨CO、八千万吨碳氧化合物和五千万吨NO。同时各种烟气中的SO2、CO、碳氢化合物以及各种氮氧化物等也是常见的气态污染物。甲醛毒性较大，已被世界卫生组织确定为致癌和致畸物质。高剂量烟气也会引起中毒，表现为咳嗽、咽痛、胸闷气喘、眼睛刺痛等，严重者可导致死亡。
纳米粉体是粒子直径分布在1nm～100nm之间的超细微粒，具有独特的物理和化学性能。其中，纳米TiO2具有无毒、化学性能稳定、价格便宜和不产生二次污染等特点，被认为是最有应用前景的光催化剂。但TiO2对光的吸收主要在紫外光区，对可见光的利用率比较低。如采用纯纳米TiO2制备光催化空气净化乳胶漆，在无紫外光或紫外光较低的情况下，其光催化空气净化效果较差。而采用钒、铁、铈、钨等金属离子掺杂纳米TiO2能够使纳米TiO2吸收边带“红移”，提高其对可见光的利用率，从而提高在可见光区域的光催化空气净化效果。
为了改善空气净化质量，本发明采用掺杂了钒、铁、铈、钨等金属离子的纳米TiO2进行光催化空气净化乳胶漆的制备，在基本上不改变乳胶漆原有生产工艺，不增加或少增加生产成本的基础上改性乳胶漆，得到了在紫外光或可见光下都具有较好光催化效果的乳胶漆。
发明内容
本发明是针对甲醛、SO2、H2S等气态污染物，制备一种在紫外光或可见光下都具有较好光催化能力的降解有害物气体的乳胶漆。其主要特征是采用掺杂了钒、铁、铈、钨等金属离子的纳米TiO2制备光催化空气净化乳胶漆，使乳胶漆在紫外光或可见光下都具有较好光催化效果。在紫外光或可见光作用下，TiO2的价带电子被激发到导带，产生高活性的电子-空穴对。电子-空穴对转移到本体表面后使空气中的氧活化，产生活性氧和OH·自由基。活性氧和OH·自由基具有很高的反应活性，当有毒物质吸附于其表面时，就会与自由电子或空穴结合，发生氧化还原反应，最终使有毒物质降解为无害物质。
一种金属掺杂纳米TiO2粉体改性的光催化空气净化乳胶漆其基本组成是：
水：12～18份
颜填料：30～60份
乙二醇：2～5份
乳液：15～22份
助剂A：0.5～1.5份
助剂B：0.5～1.1份
助剂C：0.1～0.3份
金属掺杂纳米粉体材料：0.5～5.0份
增稠剂水溶液：15～22份
其中，所用的纳米粉体为掺钒型纳米TiO2粉体、掺铁型纳米TiO2粉体、掺铈型纳米TiO2粉体以及掺钨型纳米TiO2粉体中的至少一种；
将掺杂金属的纳米TiO2粉体加入分散剂水溶液中，同时pH值控制在8-9。调整适当的超声分散功率，将体系进行超声波分散处理，使掺杂金属的纳米TiO2粉体在体系中充分分散；
将称量的乙二醇2～5质量份、助剂A0.5～1.5质量份混合均匀，再取水10～15质量份、助剂B0.5～1.1质量份进行预分散处理；
在预分散体中依次加入颜填料30～60质量份并进行搅拌处理。再将上述超声分散后的纳米乳胶液进行搅拌、球磨处理，制成乳胶漆半成品。
最后，称取乳液15～22质量份，助剂C 0.1～0.3质量份加入上述乳胶漆半成品中，充分搅拌均匀，即可得金属掺杂纳米TiO2粉体改性的光催化空气净化乳胶漆。
实施例1
取掺钒型纳米TiO2粉体，纳米粉体的总质量为乳胶漆的2％。通过按照配料、分散、研磨、配漆的的步骤制备掺钒型纳米TiO2粉体改性光催化空气净化乳胶漆。
实施例2
取掺钨型纳米TiO2粉体，纳米粉体的总质量为乳胶漆的2％。通过按照配料、分散、研磨、配漆的的步骤制备掺钨型纳米TiO2粉体改性光催化空气净化乳胶漆。
实施例3
取掺铁型纳米TiO2和掺钒型纳米TiO2按照1∶1的比例混合，纳米粉体的总质量为乳胶漆的2％。通过按照配料、分散、研磨、配漆的的步骤制备掺铁型纳米TiO2和掺钒型纳米TiO2复合粉体改性光催化空气净化乳胶漆。
Claims (2)
1.一种金属掺杂纳米TiO2粉体改性的光催化空气净化乳胶漆，其基本组成的质量百分数为：
水：12～18份
颜填料：30～60份
乙二醇：2～5份
乳液：15～22份
助剂A：0.5～1.5份
助剂B：0.5～1.1份
助剂C：0.1～0.3份
金属掺杂纳米粉体材料：0.5～5.0份
增稠剂水溶液：15～22份
根据权利要求书1所述的乳胶漆，其特征是所用的纳米粉体为掺钒型纳米TiO2粉体、掺铁型纳米TiO2粉体、掺铈型纳米TiO2粉体以及掺钨型纳米TiO2粉体中的至少一种；
2.根据权利要求书1或2所述的金属掺杂纳米TiO2粉体改性的光催化空气净化乳胶漆的制备方法，其特征在于：
(1)将掺杂金属的纳米TiO2粉体加入分散剂水溶液中，同时pH值控制在8-9。调整适当的超声分散功率，将体系进行超声波分散处理，使掺杂金属的纳米TiO2粉体在体系中充分分散；
(2)将上述称量的乙二醇2～5质量份、助剂A 0.5～1.5质量份混合均匀，再取水10～15质量份、助剂B 0.5～1.1质量份进行预分散处理；
(3)在预分散体中依次加入颜填料30～60份并进行搅拌处理。再将上述超声分散后的纳米乳胶液加入进行搅拌、球磨处理，制成乳胶漆半成品；
(4)称取乳液15～22质量份，助剂C 0.1～0.3质量份加入上述乳胶漆半成品中，充分搅拌均匀，即可得金属掺杂纳米TiO2粉体改性的光催化空气净化乳胶漆。
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2006
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