CN103756376B - 具有可见光催化功能的环保涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有光催化功能的环保涂料及其制备方法，特别涉及一种具有可见光催化功能的环保涂料及其制备方法，属于建筑装饰用涂料领域。一种具有可见光催化功能的环保涂料，由以下原料按以下重量配比配制而成：具有可见光催化活性的改性纳米氧化铁粉1‑20份、硅酸盐20‑70份、石膏粉2‑5份、钛白粉1‑10份、粉末抗结剂0.1‑5份、固化调理剂1‑10份、无机颜料1‑10份和填料1‑20份。本发明所制备的具有可见光催化功能的环保涂料不仅具有光吸收能力强的特点，而且拓宽了光催化技术的应用范围，不管在紫外光下还是在可见光下它都具有较高的催化活性。此外，本发明所制备的可见光催化功能环保涂料的原料易得，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有光催化功能的环保涂料及其制备方法，特别涉及一种具有可见光催化功能的环保涂料及其制备方法，属于建筑装饰用涂料领域。
背景技术
环境和能源是21世纪人类面临和亟待解决的重大问题，光催化以其室温深度反应和可直接利用太阳能作为光源来驱动反应等独特性能，而成为一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术。
光催化方法能将多种有机污染物彻底矿化去除，为各种有机污染物和还原性的无机污染物，特别是生物难降解的有毒有害物质的去除，提供了被认为是一种极具前途的环境污染深度净化技术。因此，光催化作为能够降解危害人类身体健康和环境有害物质的理想技术而备受瞩目。
近年来大量研究表明，传统的光催化剂二氧化钛能将有害有机物有效地光催化降解为无机无毒小分子物质，从而消除对环境的污染和危害。但现有技术中二氧化钛通常需要在紫外光照射下才具有较高的光催化活性，太阳光能量主要集中在400-700纳米的可见光范围，而紫外光占太阳光中的比例仅约为4％，因此，现有技术中二氧化钛在使用过程中对太阳光的利用率较低，特别是在可见光范围内并不具有催化活性。
在公开号为CN103086681A的专利中公开了一种加入对可见光响应的二氧化钛的固体粉末涂料。但是通过这种方式获得可见光响应的光催化剂存在光吸收能力较弱，催化活性普遍较低，且存在掺杂元素易流失而导致失去催化活性的问题。
因此，开发新型可见光响应光催化剂是提高太阳能利用率，降低成本，拓宽光催化技术的应用范围，最终实现光催化技术产业化应用的关键。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种具有可见光催化功能的环保涂料及其制备方法，本发明所制备的具有可见光催化功能的环保涂料不仅具有光吸收能力强的特点，而且拓宽了光催化技术的应用范围，不管在紫外光下还是在可见光下它都具有较高的催化活性。此外，本发明所制备的可见光催化功能环保涂料的原料易得，成本低廉。
本发明技术方案如下：
一）方案一：
一种具有可见光催化功能的环保涂料，由以下原料按以下重量配比配制而成：
所述具有可见光催化活性的改性纳米氧化铁粉是由氧化铁与氧化锌、氧化锡、钛酸锶、二氧化钛、还原石墨烯或三氧化钨复合形成的改性纳米氧化铁粉，或者是由微量硅、钛或锡掺杂氧化铁形成的改性纳米氧化铁粉，或者是表面覆盖有氧化镁、氧化硅或氧化铝涂层的改性纳米氧化铁粉，或者是负载纳米金、银、铂、钌、铑、铱或钯的改性纳米氧化铁粉。
所述石膏粉为无水石膏粉。
所述钛白粉采用市售粉末涂料专用型钛白粉，为具有可见光活性的氧化钛，具有较强的可见光响应，白色粉末，无毒，化学性质稳定，表面经硅、铝等包膜处理。白度、亮度、光泽度好，遮盖力、消色力强，易于分散。
所述粉末抗结剂采用氧化镁、氧化硅、硅酸镁或轻质碳酸钙中的一种或任意几种的混合物。
所述固体调理剂为缩合磷酸盐或铵盐的一种或任意混合物。
所述无机颜料为调色用无机颜料。
所述填料采用石灰石、氧化锌、重晶石、石英、绢云母或磷酸钙中的一种或任意几种的混合物。
所述环保涂料的粒度小于300目。
这些组份的组合以及各组份的上述重量配比，是通过大量试验确定的，上述组合以及重量配比使本发明所提供的具有可见光催化功能的环保涂料所形成的涂层表面具有光催化净化空气的能力和其他技术性能的优良平衡。
二）方案二：
一种制备本发明所提供的具有可见光催化功能的环保涂料的方法，该方法包括以下依序进行的步骤：
（1）将各原料加入球磨机中,
（2）在700-1500转/分钟速度下研磨0.5-6小时，
（3）充入压力为0.10MPa-0.13MPa的氮气进行封装。
以上所述的制备方法，还可以进一步改进如下：
在步骤（2）涂料研磨完成后先用300-400目滤网过滤，再进行步骤（3）的封装。
本发明所制备的具有可见光催化功能的环保涂料的操作方法如下：
使用时，加入适量的水，搅拌5分钟，放置10分钟即可用刮板刮涂于内墙，表干后压光；使墙面平整光滑。
本发明是从世界上最先进、最新的化工原料中经过大量的实验筛选出各种材料组配，与现有技术相比，有如下优点：
1）本发明所提供的具有可见光催化功能的环保涂料具有光吸收能力强的优点；
2）本发明所提供的具有可见光催化功能的环保涂料能拓宽光催化技术的应用范围，在可见光下即可净化空气，降解有害物质；
3）本发明选用具有可见光催化活性的改性纳米氧化铁粉为光催化剂制备成固体粉末涂料，具有成本低、原料易得的优点；
4）本发明所提供的具有可见光催化功能的环保涂料性能稳定，可直接取代腻子粉和乳胶漆与水泥砂浆墙面结合做成各种造型墙面，还可避免光催化剂在有机涂料中的加速老化和破坏树脂的缺陷。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明：
实施例1：
一种具有可见光催化功能的环保涂料，由以下原料按以下重量配比配制而成:
该具有可见光催化功能的环保涂料的制备方法如下：
将各原料加入球磨机中,在1500转/分钟速度下研磨6小时；
涂料研磨完成后用400目滤网过滤，充入压力为0.10MPa的氮气进行封装。
实施例2：
一种具有可见光催化功能的环保涂料，由以下原料按以下重量配比配制而成:
该具有可见光催化功能的环保涂料的制备方法如下：
将各原料加入球磨机中,在700转/分钟速度下研磨0.5小时；
涂料研磨完成后用300目滤网过滤，充入压力为0.13Mpa的氮气进行封装。
实施例3：
一种具有可见光催化功能的环保涂料，由以下原料按以下重量配比配制而成:
该具有可见光催化功能的环保涂料的制备方法如下：
将各原料加入球磨机中,在1100转/分钟速度下研磨3小时。
涂料研磨完成后用350目滤网过滤，充入压力为0.12MPa的氮气进行封装。
实施例4：
一种具有可见光催化功能的环保涂料，由以下原料按以下重量配比配制而成:
该具有可见光催化功能的环保涂料的制备方法如下：
将各原料加入球磨机中,在900转/分钟速度下研磨3小时。
涂料研磨完成后用350目滤网过滤，充入压力为0.12MPa的氮气进行封装。
实施例5：
一种具有可见光催化功能的环保涂料，由以下原料按以下重量配比配制而成:
该具有可见光催化功能的环保涂料的制备方法如下：
将各原料加入球磨机中,在700转/分钟速度下研磨0.5小时。
涂料研磨完成后用300目滤网过滤，充入压力为0.13Mpa的氮气进行封装。
本发明实施例1-5所制备的具有可见光催化功能的环保涂料的操作方法如下：
使用时，加入适量的水，搅拌5分钟，放置10分钟即可用刮板刮涂于内墙，表干后压光；使墙面平整光滑。
本发明实施例1-5所制备的具有可见光催化功能的环保涂料的光催化净化空气的能力测试方法如下：
以甲醛为模拟光催化底物，采用50厘米×50厘米×100厘米的光催化甲醛玻璃试验箱，将样品涂板置于玻璃试验箱内，注入甲醛5毫升，静置24小时后取样，并用酚试剂分光光度计测得样品的甲醛降解率。
经过对各实施例的测试，该具有可见光催化功能的环保涂料的光催化净化空气的性能数据如下表所示：
表1——该具有可见光催化功能的环保涂料的各实施例的光催化净化空气的性能数据
| 项目 | 甲醛降解率 |
| 实施例1 | 69% |
| 实施例2 | 85% |
| 实施例3 | 87% |
| 实施例4 | 70% |
| 实施例5 | 67% |
从表1可明显看出，本发明的各实施例的甲醛降解率均≥66%，具有优异的光催化净化空气的能力。
通过表1中的各项实验数据和各实施例的实际应用表明，本发明中各实施例的具有可见光催化功能的环保涂料均可在可见光下净化空气，降解有害物质，而且效果明显优于现有的光催化功能环保涂料。
上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，本领域技术人员应该明白，凡是依据上述原理及精神在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有可见光催化功能的环保涂料，其特征在于：它由以下原料按以下重量配比配制而成：
所述具有可见光催化活性的改性纳米氧化铁粉是由氧化铁与氧化锌、氧化锡、钛酸锶或还原石墨烯复合形成的改性纳米氧化铁粉，或者是由微量硅、钛或锡掺杂氧化铁形成的改性纳米氧化铁粉，或者是在氧化铁表面覆盖有氧化镁、氧化硅或氧化铝涂层的改性纳米氧化铁粉，或者是负载纳米金、银、铂、钌、铑、铱或钯的改性纳米氧化铁粉；所述填料采用石灰石、氧化锌、重晶石、石英、绢云母或磷酸钙中的一种或任意几种的混合物。
2.根据权利要求1所述的具有可见光催化功能的环保涂料，其特征在于：
所述的硅酸盐采用硅酸钠，硅酸钾，硅酸锂，硅酸钙，硅酸镁或硅酸铝中的一种或任意几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的具有可见光催化功能的环保涂料，其特征在于：
所述粉末抗结剂采用氧化镁、氧化硅、硅酸镁或碳酸钙中的一种或任意几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的具有可见光催化功能的环保涂料，其特征在于：
所述固化调理剂为缩合磷酸盐或铵盐的一种或任意混合物。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的具有可见光催化功能的环保涂料，其特征在于：所述环保涂料的粒度小于300目。
6.一种用于制备权利要求1-4任意一项所述的具有可见光催化功能的环保涂料的制备方法，其特征在于：包括以下依序进行的步骤：
(1)将各原料加入球磨机中,
(2)在700-1500转/分钟速度下研磨0.5-6小时，
(3)将加工好的涂料装入封装容器中，充入压力为0.10MPa-0.13MPa的氮气进行封装。
7.根据权利要求6所述的具有可见光催化功能的环保涂料的制备方法，其特征在于：步骤(2)涂料研磨完成后先用300-400目滤网过滤，再进行步骤(3)的封装。
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