CN105298369B - 一种基于静电吸附和光触媒的窗纱 - Google Patents

Abstract

一种基于静电吸附和光触媒的窗纱，属于建筑材料技术领域。包括纱网，其特征是，设有驱动板，所述纱网为三层：外层导电纱网、中间绝缘纱网、内层导电纱网，所述外层导电纱网、内层导电纱网分别通过接插件与驱动板的正、负极相连，所述中间绝缘纱网的表面包覆有纳米光触媒。本发明提高了窗纱的杀菌、消毒、清除空气中有机污染物的能力。本发明属于建筑材料领域内的一种健康环保型窗纱，市场需求量巨大。同时，本发明中已提出了具体的技术参数和生产工艺，具有较高的可操作性。因此，本发明产业化之后经济效益十分可观。

Description

一种基于静电吸附和光触媒的窗纱

技术领域

本发明涉及一种健康环保型窗纱，具体是一种基于静电吸附和光触媒的窗纱，属于建筑材料技术领域。

背景技术

目前的窗纱仅有防蚊虫功能，部分网眼大的窗纱甚至不能挡住小蚊虫的入侵。专利名称为光触媒窗纱（申请人为陈立民，申请日为2005年03月21日，公告号为CN2775271Y）旨在提高窗纱的杀菌性能，但由于光触媒技术问题至今没有相关的产品投入市场。而具有高效除尘、杀菌、消毒和阻挡蚊虫入侵的多功能窗纱，目前没有类似的产品。

发明内容

本发明的目的是针对目前的窗纱除尘效果十分有限、不具有消毒功能，利用静电吸附技术，旨在提高窗纱过滤灰尘以及PM2.5等微小尘埃的能力，提供一种基于静电吸附和光触媒的窗纱，本发明提高了窗纱的杀菌、消毒、清除空气中有机污染物的能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于静电吸附和光触媒的窗纱，包括纱网和驱动板，其特征是，所述纱网为三层：外层导电纱网、中间绝缘纱网、内层导电纱网，所述外层导电纱网、内层导电纱网之间以中间绝缘纱网绝缘隔离，外层、内层导电纱网分别通过接插件与驱动板的正、负极相连，从而使外层、内层导电纱网构成静电吸附的正、负电极，所述中间绝缘纱网的表面包覆有复合纳米光触媒。

所述驱动板采用可充电的纽扣电池供电，驱动板包括电量检测模块、短路检测模块、充电模块、调压模块、供电模块、声光报警模块。

所述中间绝缘纱网采用塑料纱网或玻璃纤维纱网做基体,所述纳米光触媒通过静电喷粉黏合方法、交联方法或接枝方法包覆在中间绝缘纱网表面。

所述交联的方法是利用偶联剂作为中间载体连接复合纳米光触媒与纱网基体，即复合光触媒粉体、偶联剂、溶剂配置为复合纳米光触媒整理液，依次通过二浸二扎、预烘、焙烘、后整理工艺，将复合纳米光触媒包覆在中间绝缘纱网表面。

所述接枝的方法是以氢提取紫外线接枝法，借助光引发剂、偶联剂，将复合纳米光触媒以隔离接枝的方式接枝到纱网表面，避免了光触媒与纱网直接接触；即将复合纳米光触媒粉体、光引发剂、偶联剂、溶剂配置为复合光触媒整理液，依次通过二浸二扎、紫外线照射、乙醇浸泡、水洗、烘干、后整理工艺，将复合纳米光触媒接枝在中间绝缘纱网表面。

所述复合纳米光触媒粉体通过静电喷粉黏合技术包覆在中间绝缘纱网表面，包括以下步骤：

1）配置复合光触媒粉体原料，并将原料经混合、研磨与气流粉碎制成光触媒粉体供静电喷涂；

2）对中间绝缘纱网基体进行品质检测、除尘，将其接入烘干喷涂箱内，并在基体上喷胶、浸渍黏合剂，即在纱网基体上包覆黏合剂；

3）对步骤2）中包覆黏合剂的基体网眼进行疏通和初步烘干：利用中温气流垂直吹向纱网，清除网眼中的余胶，避免网眼堵塞，并同时初步烘干黏合剂或促进黏合剂初步固化，使纱网上的黏合剂均匀、有粘合力，但不会流淌；所述中温气流的温度为60-80℃；

4）利用静电粉末喷枪将复合光触媒粉体喷在中间绝缘纱网基体表面，在粉体分散的同时使分体粒子带负电荷，带电荷的粉末粒子受气流和静电引力的作用，涂着到与正极相连的涂胶的中间绝缘纱网基体表面；

5）在上述中间绝缘纱网的两侧覆上导电纱网，并利用其表面未干的胶将内外侧导电纱网粘固在一起，烘干后即得卷材窗纱成品，再按纱窗窗框的尺寸进行裁剪，安装上驱动板、连接线路，并固定到边框上，测试合格后即为基于静电吸附和光触媒的窗纱。

所述复合纳米光触媒包括以下各组份制备而成：WO₃-TiO₂、5nm锐钛矿型载银二氧化钛、10nm金红石型二氧化钛、5nm锐钛矿型高纯二氧化钛、5nm纳米氧化锌、二氧化硅；并采用复合半导体、离子掺杂、离子注入与等离子体处理、表面光敏化、贵金属沉积、粉体形状改性中的一种或多种方法对复合纳米光触媒进行改性处理；

所述WO₃-TiO₂中，WO₃为TiO₂总重量的 3%；所述5nm锐钛矿型载银二氧化钛中，纳米银为TiO₂总重量的1%。

所述偶联剂为KH-570偶联剂。

所述引发剂选用二苯甲酮为光引发剂。

本发明中，复合纳米光触媒以锐钛矿纳米二氧化钛为主，并根据产品市场定位的不同（尤其是成本控制的不同），驱动板和所述外层导电纱网、内层导电纱网、接插件共同构成了窗纱的静电吸附机构。交联的方法是可选用KH-570偶联剂作为中间载体连接光触媒粉体与纱网基体。接枝的方法是以氢提取紫外线接枝法为主，可选用二苯甲酮为光引发剂，可选用KH-570为偶联剂，将光触媒颗粒以隔离接枝的方式接枝到纱网纤维表面，避免了光触媒对织物的直接接触，可以在很大程度上减少光触媒对织物的损伤。

复合半导体的方法包括简单组合、掺杂、多层结构和异相组合。其中，简单组合有纳米TiO₂和纳米ZnO按6-9:4-1的比例混合；锐钛矿TiO₂和金红石TiO₂的混晶组合，锐钛矿晶体表面生长了薄的金红石结晶层；TiO₂耦合半导体主要有CdS-TiO₂、WO₃-TiO₂、SnO₂-TiO₂、ZrO₂-TiO₂和V₂O₅-TiO₂，WO₃-TiO₂的最佳掺量为3%。

离子掺杂是采用一种或多种金属离子如W⁶⁺、V⁵⁺、Cr⁶⁺、Mo⁵⁺、Ce⁴⁺、Pb²⁺、La³⁺、Fe³⁺等，以及非金属离子S^2-、O^2-、P^3-、F^-、C^4-、N^3-共同掺杂。

离子注入法是通过高能金属离子如V、Cr、Mn、Fe、Ni，轰击TiO₂，使其光谱效应产生红移，红移的程度依赖于注入的金属离子的种类和数量，对不同的金属离子红移的顺序为V＞Cr＞Fe＞Mn＞Ni。而对同种金属离子红移的量随注入离子含量的增加而增加。

表面光敏化的方法是通过添加光活性敏化剂，包括一些贵金属化的复合化合物（如Ag、Pt、Pd、Au、Ru的氯化物）、钌吡啶类络合物，及各种有机染料等，使其以物理或化学特性吸附于TiO₂的表面，从而扩大了TiO₂激发波长的范围。

贵金属沉积的方是在半导体TiO₂表面附载贵金属元素,如Ⅷ族的Pt、Ag、Ir、Au、Ru、Pd、Rh等贵金属,载银二氧化钛中的纳米银为TiO₂总重量的1%。

粉体形状改性的方法包括和改善微粒形状；所述减小粒径是指减小光触媒粉体的粒径，其值控制在10nm以内；改善微粒形状是为了提高TiO₂的比表面积,把所述的TiO₂做成了合适的形状,如纳米薄膜、纳米管、纳米针或线、纳米棒、纳米微球或空心球，以及纳米复合物；所述纳米氧化锌选用六角锥形纳米氧化锌。

本发明窗纱主体部分由三层纱网构成，外层、内层导电纱网分别通过接插件与驱动板的正、负极相连，并由驱动板供电与控制，从而使外层、内层导电纱网构成静电吸附的正、负电极。

内、外层导电纱网由中间绝缘纱网隔离，避免了电路短路。驱动板能自动检测内外导电纱网之间的电阻，在因雨淋、损坏等因素而导致短路，或当电阻过小时，能自动停止对内、外层导电纱网的供电，并通过指示灯进行提醒。此外，驱动板还具有电量检测、低电量提醒、短路检测、充电、调压、供电、声光报警等功能，驱动板由可充电的纽扣电池供电。

中间绝缘纱网是光触媒的载体，一般选用塑料纱网、玻璃纤维纱网做基层（基体），并在其表面包覆纳米光触媒，形成光触媒窗纱。

本发明中，静电吸附的作用机理是：室外空气中的带负电荷的尘埃，在通过窗纱时，首先被外层带正电荷的导电纱网所吸附；室外空气中的不带电荷的尘埃，在通过窗纱时会因感应而产生电荷，同种电荷相斥、异种电荷相吸，从而被导电纱网所吸附；室外空气中的带正电荷的粒子，在通过窗纱时，首先被外层带正电荷的导电纱网所排斥，即使粒子动能较大，能克服斥力，也会被内层带负电荷的导电纱网所吸附。当空气从室内流向室外时也同样存在同性相斥、异性相吸的现象。

光触媒的作用机理是：在光照下,光子的能量大于半导体禁带宽度,其价带上的电子(e^-)就会被激发到导带上,同时在价带上产生空穴(h⁺)，激发态的导带电子和价带空穴又能重新合并,并产生热能或其他形式散发掉。当光触媒催化剂存在合适的俘获剂、表面缺陷或者其他因素时,电子和空穴的复合得到抑制,就会在光触媒催化剂表面发生氧化-还原反应。价带空穴是良好的氧化剂,导带电子是良好的还原剂,在半导体光催化反应中,一般与表面吸附的H₂O、O₂反应，生成氧化性很活泼的羟基自由基(·OH)和超氧离子自由基(O₂ ^-)，能够把各种有机物直接氧化成CO₂、H₂0等无机小分子,而且因为他们的氧化能力强,一般不停留在中间步骤,不产生中间产物，光触媒本身也不会被消耗。

由于半导体的光吸收阈值与带隙宽具有如下关系:

λ_g(nm)=1240/E_g(ev)

TiO₂的带隙宽E_g=3.2eV，通过计算可知，能够激发TiO₂进行光催化的光主要为波长小于或等于387.5nm的紫外光,而紫外光在太阳光中只占5%左右,所以太阳光利用效率低。

根据理论研究与实验，光触媒的作用机理具有以下特征：第一，光触媒光催化反应中生成的活性羟基[·OH]具有402.8mJ/mol的反应能，高于有机物中如C—C、N—H、C—N、C—H、H—O、C—O等化学键的键能，会导致大多数有机物在不同程度上发生光催化分解反应；第二，光触媒的催化反应必须在纳米光触媒微粒的表面进行;第三,单纯的二氧化钛光触媒只有在紫外线(λ<388nm)照射时才具有光催化效应。

基于第一条，以光触媒粉体与普通的有机黏合剂等配置溶液，通过浸渍或喷涂附着到窗纱上，光触媒会导致这些黏合剂分解，进而产生粉化，并导致光触媒脱落，影响光触媒的性能。为此，本发明采用静电喷粉黏合、交联及接枝方法将纳米光触媒包覆到纱网基体表面，具体方法见下文技术方案与实施例。

基于第二条，光触媒微粒若被添加剂，不管是有机的还是无机的添加剂包裹，必然降低光触媒的性能。为此，本发明采用静电喷粉黏合、交联及接枝方法将纳米光触媒包覆到纱网基体表面，具体方法见下文技术方案与实施例。

基于第三条，为了拓宽光触媒的频谱，本发明采用离子掺杂、原子掺杂、复合半导、离子注入与等离子体处理、光敏化和螯合其他催化材料等方法，提高光触媒对可见光，甚至是红外光的吸收能力。

本发明中，静电喷粉黏合的方法——本发明的光触媒窗纱采用静电喷粉黏合的具体工艺为：光触媒粉体配置与处理à窗纱基体处理à基体喷胶/浸渍黏合剂à网眼疏通和初步烘干à光触媒粉体静电喷涂à最终烘干，即得成卷窗纱成品，卷材窗纱再按纱窗窗框的尺寸进行裁剪、安装和测试，即为最终终端用户的纱窗，见附图2、附图3。其中：光触媒粉体配置与处理包括光触媒粉体的配置、混合、研磨与气流粉碎，制成的粉体供静电喷涂；窗纱基体处理包括品质检测、除尘和接入烘干喷涂箱内；基体喷胶/浸渍黏合剂在纱网基体上包覆黏合剂；网眼疏通和初步烘干是利用中温（60-80℃）气流垂直吹向纱网，清除网眼中的胶，避免网眼堵塞，并同时初步烘干黏合剂或促进黏合剂初步固化，使纱网上的黏合剂均匀、有粘合力，但不会流淌；光触媒粉体静电喷涂是靠静电粉末喷枪喷出来的粉体，在分散的同时使粉末粒子带负电荷，带电荷的粉末粒子受气流和静电引力的作用，涂着到与正极相连的涂胶纱网上；最终烘干是对包覆有光触媒粉体的窗纱进行最终烘干。

交联的方法——是利用偶联剂作为中间载体连接光触媒粉体与基层。KH-570是一种具有烯烃双键且性能优良的偶联剂，其与硅原子连接的烷氧基可与光触媒TiO₂表面吸附羟基反应生成Si—O—Ti共价键，牢固地结合在光触媒TiO₂的表面，并且一个光触媒TiO₂可以结合很多个KH-570分子。

接枝的方法——以氢提取紫外线接枝法为主，是一种比较常用的有机物基材辐照接枝方法。本发明选用二苯甲酮为光引发剂，与织物接触时，其在紫外线作用下可被激发到单线态S，而后迅速窜跃到三线态T，并夺取织物表面无定形区分子长链上的氢。其自身羰基夺取氢后被还原成羟基，同时在织物的表面产生一个表面自由基。该表面自由基即可与结合在光触媒TiO₂上的KH-570的双键反应，将光触媒接枝到织物的表面。该接枝方法中，光触媒颗粒以隔离接枝的方式接枝到纤维表面，避免了光触媒对织物的直接接触，可以在很大程度上减少光触媒对织物的损伤。

上述静电喷粉黏合、交联、接枝的三种附着方法，需根据产品定位（包括使用寿命、销售价格等）和纱网特性选择其中一种，或者交联与接枝相结合的方法。

本发明中光触媒改性的目的是扩大可见光响应、抑制光生电子与空穴复合、提高表面氢氧自由基含量，本发明光触媒改性的技术方案如下：

离子掺杂的方法——包括阳离子掺杂和阴离子掺杂。一方面离子掺杂可以改变TiO₂的能级结构；另一方面掺杂使电子和空穴分离，延长了电子和空穴的寿命，使单位时间单位体积的光生电子和空穴的数量增多。金属离子掺杂是将一定量的金属离子引入到TiO₂晶格中,形成活性“小岛”,通过捕获电子或空穴，以及抑制电子-空穴对的复合速率影响TiO₂的光催化活性，主要是过渡金属离子如W⁶⁺、V⁵⁺、Cr⁶⁺、Mo⁵⁺、Ce⁴⁺、Pb²⁺、La³⁺、Fe³⁺等。第二过渡系列的金属离子比第一过渡系列的金属离子的掺杂作用要好,光催化性能更高，二六副族的金属离子也能同样起到很好的提高光催化活性的作用。阴离子掺杂主要有S^2-、O^2-、P^3-、F^-、C^4-、N^3-。本发明利用金属离子和非金属离子的协调效应，优选一种或多种金属离子和非金属离子共同掺杂。

复合半导的方法——复合的方式包括简单的组合、掺杂、多层结构和异相组合等。通过半导体的耦合可提高系统的电荷分离效率，扩展光谱响应的范围，提高光触媒的活性。其中，简单组合有纳米TiO₂和纳米ZnO按一定6-8:4-2的比例混合；锐钛矿TiO₂和金红石TiO₂的混晶组合中，锐钛矿晶体表面生长了薄的金红石结晶层,由于晶体结构的不同,能有效地促进锐钦矿晶体中光生电子和空穴的电荷分离(混晶效应)，具有较高的催化活性；TiO₂耦合半导体主要有CdS-TiO₂、WO₃-TiO₂、SnO₂-TiO₂、ZrO₂-TiO₂和V₂O₅-TiO₂，WO₃-TiO₂的最佳掺量为3%，并具有较好的可见光活性。

离子注入与等离子体处理的方法——离子注入法是通过高能金属离子轰击TiO₂来实现的。通过高压加速注入的过渡金属离子如V、Cr、Mn、Fe、Ni可不同程度的向可见光区域移动。红移的程度依赖于注入的金属离子的种类和数量，对不同的金属离子红移的顺序为：V＞Cr＞Fe＞Mn＞Ni；而对同种金属离子红移的量随注入离子含量的增加而增加。这种红移允许TiO₂能够有效利用太阳能，其利用率可达20%-30%。

表面光敏化的方法——光敏化是通过添加光活性敏化剂，包括一些贵金属化的复合化合物（如Ag、Pt、Pd、Au、Ru的氯化物）、钌吡啶类络合物，及各种有机染料等，使其以物理或化学特性吸附于TiO₂的表面，这些物质在可见光下具有较大的激发因子，在可见光照射下，吸附态光活性分子吸收光子后，被激发产生自由电子，然后激发态光活性分子将电子注入到TiO₂的导带上，从而扩大了TiO₂激发波长的范围。

贵金属沉积的方法——光触媒表面贵金属沉积是一种可以捕获激发电子的有效改性方法。在半导体TiO₂表面附载贵金属元素,不仅能促进光生电子/空穴对的分离,还可改变半导体的能带结构,更有利于吸收低能量光子,以增加光源的利用率。贵金属的沉积方法主要有浸渍还原法和光催化还原法,贵金属主要包括Ⅷ族的Pt、Ag、Ir、Au、Ru、Pd、Rh等贵金属,其中Ag改性相对毒性较小,成本较低。

粉体形状改性的方法——包括减小粒径和改善微粒形状。前者是指减小光触媒粉体的粒径，当粒径小于30nm时,TiO₂的光催化活性明显增强,当其粒径小于10nm时催化活性剧烈增加，故本发明中控制其在8nm以内；后者是为了提高TiO₂的比表面积,把TiO₂做成了合适的形状,如纳米薄膜、纳米管、纳米针或线、纳米棒、纳米微球或空心球，以及纳米复合物。此外，氧化锌粉体必须选用六角锥形纳米氧化锌，因为这种氧化锌具有很高的光催化活性,通过对比实验发现其催化活性比P25型光触媒TiO₂高出近一倍。

上述改性方法，需根据产品定位（包括使用寿命、销售价格等）、附着工艺和纱网特性选择其中一种或多种。

本发明属于建筑材料领域内的一种健康环保型窗纱，市场需求量巨大。同时，本发明中已提出了具体的技术参数和生产工艺，具有较高的可操作性。因此，本发明产业化之后经济效益十分可观。

与传统的窗纱相比，本发明的效果如下：

1）主动吸附空气中的尘埃——本发明的窗纱具有静电吸附功能，能主动吸附空气中的尘埃，具体原理见前文所述。

2）杀菌空气中的细菌病毒——本发明的窗纱具有光触媒催化分解功能，能杀灭空气中的细菌病毒，具体原理见前文所述。

3）清除空气中的有机污染——本发明的窗纱具有光触媒催化分解功能，能清除空气中的花粉、凝胶等有机污染，具体原理见前文所述。

4）吸收紫外线——本发明的窗纱上附着的光触媒能吸收阳光中的紫外线，减少紫外线对室内的影响。

5）提高窗纱的过滤和防护功能——本发明的窗纱具有三层结构，能提高过滤空气中污染物的能力，更好地防止蚊虫的入侵。

附图说明

图1为本发明中静电吸附与光触媒纱窗结构示意图；

图 2为图1的剖视结构示意图；

图3为实施例1中通过静电喷粉黏合技术将纳米光触媒包覆在中间绝缘纱网表面的工艺流程图；

图中：1外层导电纱网、2中间绝缘纱网、3内层导电纱网、4驱动板、5接插件。

具体实施方式

实施例1

一种基于静电吸附和光触媒的窗纱，为三层结构：外层导电纱网1、中间绝缘纱网2、内层导电纱网3，外层导电纱网、内层导电纱网分别通过接插件5与驱动板4的正、负极相连。中间绝缘纱网采用塑料纱网或玻璃纤维纱网或化纤网做基体，驱动板采用可充电的纽扣电池供电，驱动板包括电量检测模块、短路检测模块、充电模块、调压模块、供电模块、声光报警模块。

纳米光触媒粉体采用离子掺杂、原子掺杂、复合半导、离子注入与等离子体处理、表面光敏化、贵金属沉积、粉体形状改性中的一种或几种改性方法进行改性，并将改性纳米光触媒通过静电喷粉黏合方法、交联方法或接枝方法包覆在中间绝缘纱网表面。

复合纳米光触媒可由但不限于以下各组份按重量百分比制备而成：WO₃-TiO₂为30%、5nm（粒径）锐钛矿型载银二氧化钛30%、10nm（粒径）金红石型二氧化钛10%、5nm（粒径）锐钛矿型高纯二氧化钛14-19%、5nm（粒径）纳米氧化锌10-15%、二氧化硅1%。WO₃-TiO₂中，WO₃为TiO₂总重量的 3%，锐钛矿型载银二氧化钛中，纳米银为TiO₂总重量的1%。

如图2所示，通过静电喷粉黏合技术将改性纳米光触媒粉体包覆在中间绝缘纱网表面，包括以下步骤：

1）配置复合光触媒粉体原料，并将原料经混合、研磨与气流粉碎制成光触媒粉体供静电喷涂；

2）对中间绝缘纱网基体进行品质检测、除尘，将其接入烘干喷涂箱内，并在基体上喷胶、浸渍黏合剂，即在纱网基体上包覆黏合剂；

3）对步骤2）中包覆黏合剂的基体网眼进行疏通和初步烘干：利用中温气流垂直吹向纱网，清除网眼中的余胶，避免网眼堵塞，并同时初步烘干黏合剂或促进黏合剂初步固化，使纱网上的黏合剂均匀、有粘合力，但不会流淌；所述中温气流的温度为60-80℃；

4）利用静电粉末喷枪将复合光触媒粉体喷在中间绝缘纱网基体表面，在粉体分散的同时使分体粒子带负电荷，带电荷的粉末粒子受气流和静电引力的作用，涂着到与正极相连的涂胶的中间绝缘纱网基体表面；

5）在上述中间绝缘纱网的两侧覆上导电纱网，并利用其表面未干的胶将内外侧导电纱网粘固在一起，烘干后即得卷材窗纱成品，再按纱窗窗框的尺寸进行裁剪，安装上驱动板、连接线路，并固定到边框上，测试合格后即为基于静电吸附和光触媒的窗纱。

交联的方法是利用偶联剂作为中间载体连接光触媒与纱网基体，将复合光触媒粉体、偶联剂、溶剂配置为复合光触媒整理液，通过二浸二扎à预烘à焙烘à后整理工艺，将纳米光触媒包覆在中间绝缘纱网表面。

接枝的方法是以氢提取紫外线接枝法，借助光引发剂、偶联剂，将光触媒以隔离接枝的方式接枝到纱网纤维表面，避免了光触媒对织物的直接接触，可以在很大程度上减少光触媒对织物的损伤。具体做法是：将复合光触媒粉体、光引发剂、偶联剂、溶剂配置为复合光触媒整理液，通过二浸二扎à紫外线照射à乙醇浸泡à水洗à烘干à后整理工艺，将纳米光触媒接枝在中间绝缘纱网表面。接枝纳米光触媒整理液的配置：将去离子水和无水乙醇按1：9的比例配成溶剂，并根据复合纳米光触媒wt5%、偶联剂KH-570wt0.6%、0.1%-2%光引发剂、其余为溶剂。

实施例2

一种基于静电吸附和光触媒的窗纱，为三层结构：外层导电纱网1、中间绝缘纱网2、内层导电纱网3，外层导电纱网、内层导电纱网分别通过接插件5与驱动板4的正、负极相连，选用15目的化纤窗纱作为中间绝缘纱网，选用20目的不锈钢窗纱作为内、外导电纱网。驱动板采用可充电的纽扣电池供电，驱动板包括电量检测模块、短路检测模块、充电模块、调压模块、供电模块、声光报警模块。

复合纳米光触媒粉体制备：通过研磨、气爆将锐钛矿型二氧化钛粉体粒径控制在5nm（或直接购买此规格成品），将金红石型二氧化钛粉体粒径控制在10nm（或直接购买此规格成品），将氧化锌粉体粒径控制在5nm（或直接购买此规格成品），通过耦合半导方法制备WO₃-TiO₂，WO₃为TiO₂总重量的 3%；通过贵金属沉积的方法制备锐钛矿型载银二氧化钛，纳米银为TiO₂总重量的1%。

复合纳米光触媒粉体由以下各组份按重量百分比制备而成：WO₃-TiO₂为30%、5nm（粒径）锐钛矿型载银二氧化钛30%、10nm（粒径）金红石型二氧化钛10%、5nm（粒径）锐钛矿型高纯二氧化钛19%、5nm（粒径）纳米氧化锌10%、二氧化硅1%。

通过静电喷粉黏合技术将改性纳米光触媒粉体包覆在中间绝缘纱网表面，包括以下步骤：

1）配置光触媒粉体原料，并将原料经混合、研磨与气流粉碎制成光触媒粉体供静电喷涂；

2）对中间绝缘纱网基体进行品质检测、除尘，将其接入烘干喷涂箱内，并在基体上喷胶、浸渍黏合剂，即在纱网基体上包覆黏合剂；

3）对步骤2）中包覆粘合剂的基体网眼进行疏通和初步烘干：利用中温气流垂直吹向纱网，清除网眼中的胶，避免网眼堵塞，并同时初步烘干黏合剂或促进黏合剂初步固化，使纱网上的黏合剂均匀、有粘合力，但不会流淌；所述中温气流的温度为60-80℃；

4）利用静电粉末喷枪将光触媒粉体喷在中间绝缘纱网基体表面，在粉体分散的同时使粉末粒子带负电荷，带电荷的粉末粒子受气流和静电引力的作用，涂着到与正极相连的涂胶的中间绝缘纱网基体表面；

5）在上述中间绝缘纱网的两侧覆上导电纱网（不锈钢纱网），并利用其表面未干的胶将内外侧导电纱网粘固在一起，烘干后即得卷材窗纱成品，再按纱窗窗框的尺寸进行裁剪，安装上驱动板、连接线路，并固定到边框上，测试合格后即为基于静电吸附和光触媒的窗纱。

实施例三

一种基于静电吸附和光触媒的窗纱，为三层结构：外层导电纱网1、中间绝缘纱网2、内层导电纱网3，外层导电纱网、内层导电纱网分别通过接插件5与驱动板4的正、负极相连，选用15目的化纤窗纱作为中间绝缘纱网，选用20目的不锈钢窗纱作为内、外导电纱网。驱动板采用可充电的纽扣电池供电，驱动板包括电量检测模块、短路检测模块、充电模块、调压模块、供电模块、声光报警模块。

接枝纳米光触媒整理液的配置：将去离子水和无水乙醇按1：9的比例配成溶剂，并根据复合纳米光触媒wt5%、偶联剂KH-570wt0.6%、0.1%-2%光引发剂、其余为溶剂。其中，复合纳米光触媒粉体的各组份按重量百分比为：WO₃-TiO₂为10%、5nm锐钛矿型载银二氧化钛30%、10nm金红石型二氧化钛10%、5nm锐钛矿型高纯二氧化钛35%、5nm纳米氧化锌15%。

将复合光触媒粉体，以及光引发剂、偶联剂、溶剂，安装上述比例配置为复合光触媒整理液，通过二浸二扎à紫外线照射à乙醇浸泡à水洗à烘干à后整理工艺，将纳米光触媒接枝在中间绝缘纱网表面，即得光触媒窗纱。

在上述光触媒窗纱的内外两侧覆上不锈钢纱网（即导电纱网），利用尼龙线将三层纱网编织在一起，即为基于静电吸附和光触媒的纱网。再根据窗框尺寸进行裁剪，安装上驱动板、连接线路，并固定到边框上，测试合格后即为基于静电吸附和光触媒的窗纱。

本实施例中在中间绝缘纱网表面接枝改性光触媒粉，接枝的方法是以氢提取紫外线接枝法为主，是一种比较常用的有机物基材辐照接枝方法。本发明选用二苯甲酮为光引发剂，与织物接触时，其在紫外线作用下可被激发到单线态S，而后迅速窜跃到三线态T，并夺取织物表面无定形区分子长链上的氢。其自身羰基夺取氢后被还原成羟基，同时在织物的表面产生一个表面自由基。该表面自由基即可与结合在光触媒TiO₂上的KH-570的双键反应，将光触媒接枝到织物的表面。该接枝方法中，光触媒颗粒以隔离接枝的方式接枝到纤维表面，避免了光触媒对织物的直接接触，可以在很大程度上减少光触媒对织物的损伤。

Claims (6)

1.一种基于静电吸附和光触媒的窗纱，包括纱网和驱动板，其特征是，所述纱网为三层：外层导电纱网(1)、中间绝缘纱网(2)、内层导电纱网(3)，所述外层导电纱网、内层导电纱网之间以中间绝缘纱网绝缘隔离，外层、内层导电纱网分别通过接插件(5)与驱动板(4)的正、负极相连，从而使外层、内层导电纱网构成静电吸附的正、负电极，所述中间绝缘纱网的表面包覆有复合纳米光触媒；所述复合纳米光触媒包括以下各组份制备而成：WO₃-TiO₂、5nm锐钛矿型载银二氧化钛、10nm金红石型二氧化钛、5nm锐钛矿型高纯二氧化钛、5nm纳米氧化锌、二氧化硅；并采用复合半导体、离子掺杂、离子注入与等离子体处理、表面光敏化、贵金属沉积、粉体形状改性中的一种或多种方法对复合纳米光触媒进行改性处理；所述WO₃-TiO₂中，WO₃为TiO₂总重量的3％；所述5nm锐钛矿型载银二氧化钛中，纳米银为TiO₂总重量的1％。

2.根据权利要求1所述的一种基于静电吸附和光触媒的窗纱，其特征是，所述驱动板采用可充电的纽扣电池供电，驱动板包括电量检测模块、短路检测模块、充电模块、调压模块、供电模块、声光报警模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于静电吸附和光触媒的窗纱，其特征是，所述中间绝缘纱网采用塑料纱网或玻璃纤维纱网做基体,所述纳米光触媒通过静电喷粉黏合方法、交联方法或接枝方法包覆在中间绝缘纱网表面。

4.根据权利要求3所述的一种基于静电吸附和光触媒的窗纱，其特征是，所述交联的方法是利用偶联剂作为中间载体连接复合纳米光触媒与纱网基体，即复合光触媒粉体、偶联剂、溶剂配置为复合纳米光触媒整理液，依次通过二浸二扎、预烘、焙烘、后整理工艺，将复合纳米光触媒包覆在中间绝缘纱网表面。

5.根据权利要求3所述的一种基于静电吸附和光触媒的窗纱，其特征是，所述接枝的方法是以氢提取紫外线接枝法，借助光引发剂、偶联剂，将复合纳米光触媒以隔离接枝的方式接枝到纱网表面，避免了光触媒与纱网直接接触；即将复合纳米光触媒粉体、光引发剂、偶联剂、溶剂配置为复合光触媒整理液，依次通过二浸二扎、紫外线照射、乙醇浸泡、水洗、烘干、后整理工艺，将复合纳米光触媒接枝在中间绝缘纱网表面。

6.根据权利要求3所述的一种基于静电吸附和光触媒的窗纱，其特征是，所述复合纳米光触媒粉体通过静电喷粉黏合技术包覆在中间绝缘纱网表面，包括以下步骤：

1)配置复合光触媒粉体原料，并将原料经混合、研磨与气流粉碎制成光触媒粉体供静电喷涂；

2)对中间绝缘纱网基体进行品质检测、除尘，将其接入烘干喷涂箱内，并在基体上喷胶、浸渍黏合剂，即在纱网基体上包覆黏合剂；

3)对步骤2)中包覆黏合剂的基体网眼进行疏通和初步烘干：利用中温气流垂直吹向纱网，清除网眼中的余胶，避免网眼堵塞，并同时初步烘干黏合剂或促进黏合剂初步固化，使纱网上的黏合剂均匀、有粘合力，但不会流淌；所述中温气流的温度为60-80℃；

4)利用静电粉末喷枪将复合光触媒粉体喷在中间绝缘纱网基体表面，在粉体分散的同时使分体粒子带负电荷，带电荷的粉末粒子受气流和静电引力的作用，涂着到与正极相连的涂胶的中间绝缘纱网基体表面；

5)在上述中间绝缘纱网的两侧覆上导电纱网，并利用其表面未干的胶将内外侧导电纱网粘固在一起，烘干后即得卷材窗纱成品，再按纱窗窗框的尺寸进行裁剪，安装上驱动板、连接线路，并固定到边框上，测试合格后即为基于静电吸附和光触媒的窗纱。