CN105925021B - TiO2/Ga2O3复合光催化胶体的制备方法 - Google Patents

TiO2/Ga2O3复合光催化胶体的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105925021B
CN105925021B CN201610385546.2A CN201610385546A CN105925021B CN 105925021 B CN105925021 B CN 105925021B CN 201610385546 A CN201610385546 A CN 201610385546A CN 105925021 B CN105925021 B CN 105925021B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tio
colloid
hours
composite photocatalyst
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610385546.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105925021A (zh
Inventor
陈纳新
单兴刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZHEJIANG HARMONY PHOTO-CATALYSIS TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
ZHEJIANG HARMONY PHOTO-CATALYSIS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZHEJIANG HARMONY PHOTO-CATALYSIS TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical ZHEJIANG HARMONY PHOTO-CATALYSIS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201610385546.2A priority Critical patent/CN105925021B/zh
Publication of CN105925021A publication Critical patent/CN105925021A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105925021B publication Critical patent/CN105925021B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/14—Paints containing biocides, e.g. fungicides, insecticides or pesticides

Abstract

本发明公开了一种TiO2/Ga2O3复合光催化胶体的制备方法，包括以下步骤：1）合成TiO2溶胶 2）合成Ga2O3溶胶 3）TiO2/Ga2O3复合光催化胶体合成：将步骤1）和步骤2）所制备的TiO2胶体和Ga2O3胶体按9～999:1的重量比例混合，持续搅拌2～6小时；最终TiO2/Ga2O3复合胶体中Ga2O3含量控制在0.1‑5.0 wt%即可；本发明太阳光利用率高以及催化氧化能力强。

Description

TiO2/Ga2O3复合光催化胶体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种TiO2/Ga2O3复合光催化胶体的制备方法。
背景技术
随着经济的发展，环境污染问题日趋严重。往往越是经济发达地区其环境问题就越严重，应运而生的是具有自清洁、净化空气与抗菌的涂料，其中光催化剂TiO2因其优异的理化特性近年来被用于制备具有上述功能的涂料。但由于纯TiO2光量子效率低，因此纯TiO2的光催化涂料并不多见。
从组成角度，商品化的TiO2基光催化涂料多设计成金属（如Au、Ag、Pt、Cu、Fe、Sn和Zn等）或非金属（C、N、S和P等）掺杂、一种或多种半导体（如ZnO、ZnS、SnO、Fe2O3、MnO、CeO2和CuO等）与TiO2的复合，或者TiO2与惰性氧化物（如SiO2、ZrO、Al2O3、和硅藻土和各种粘土等）复合，以提高光催化涂料的活性。上述三种构型的光催化剂均被应用于制备具有自清洁、分解有机物和抗菌性能的光催化涂料。
从制备方法角度，由于涂料特性的限制，其制备方法却仅有有限的几种类型：
一是光催化剂作为填料添加到涂料中，使得该涂料具有光催化活性。这方面具有代表性的专利包括申请号包括201480027369.X的TiO2与铜化合物复合涂料、201510630656.6发明内容为Fe掺杂TiO2、201410781164.2为 TiO2纳米管分散于无机涂料中、201410104099.X作为 Cu-La掺杂TiO2分散于涂料中、201410228021.9 为Fe-N掺杂TiO2分散于涂料中、201410123139.5 为单一TiO2分散于油漆中、200510011793.8为 N掺杂TiO2。
二是将光催化剂直接作为涂料使用的技术，这方面具有代表性的专利包括：201410839055.1是将TiO2与惰性硅藻土复合、201310169053.1是将 TiO2溶胶直接滚涂、201110196966.3是将含银-铜-氢氧化季铵的TiO2混合物、 201110105280.9 是含Au纳米粒子TiO2溶胶、200710065676.9是含有多种金属（银、铂、金、钯、钪、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钪、钇、镧、铈、镨、钕）、非金属（氮、碳、硫、氟、硼）和氧化物（二氧化硅、氧化铝、氧化锡、氧化铁、氧化钨、氧化锆、氧化锌、氧化钒、氧化锰、氧化镊、氧化铜、氧化铟、氧化铈、氧化铋、氧化镧、氧化钕）的TiO2溶胶。
三是将光催化剂固体分散在粘合剂中成为涂料，这方面具有代表性的专利包括：201510425462.2将TiO2分散在有机粘合剂中，外加无机增量剂（碳酸钙、高岭土、二氧化硅、滑石、石英和重晶石）、201420827950.7 通过Ca(OH)2粘合TiO2。
然而上述现有光催化剂的太阳光利用率以及催化氧化能力均不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种太阳光利用率高以及催化氧化能力强的主要用于光催化自清洁、降解有机污染物和抗菌灭病毒的TiO2/Ga2O3复合光催化胶体的制备方法。
本发明的技术解决方案如下：一种TiO2/Ga2O3复合光催化胶体的制备方法，包括以下步骤：
1）合成TiO2溶胶：首先将钛盐溶解于无水乙醇，然后将用去离子水配制成的5～10w%的硝酸溶液加热到25～90℃，在搅拌下滴入上述溶解了钛盐的无水乙醇，滴完后持续搅拌4～24小时，得到淡蓝色透明TiO2胶体，所述TiO2胶体中TiO2含量控制在1.0～7.0wt%；
2）合成Ga2O3溶胶：首先将硝酸镓溶解于5～10wt%的硝酸溶液中，搅拌均匀并加热到25～70℃，在搅拌下滴入氨水，滴完氨水后再持续搅拌10～48小时，得到淡黄色透明的Ga2O3胶体，所述Ga2O3胶体中Ga2O3含量控制在0.1～2.0wt%；
3）TiO2/Ga2O3复合光催化胶体合成：将步骤1）和步骤2）所制备的TiO2胶体和Ga2O3胶体按9～999:1的重量比例混合，持续搅拌2～6小时；然后将混合物通过循环渗析至pH=2～6或者将混合物装进渗析袋并置于去离子水槽中不小于72小时，期间每隔12小时换水一次；最终TiO2/Ga2O3复合胶体中Ga2O3含量控制在0.1-5.0 wt%即可。
所述钛盐为乙醇钛、异丙醇钛、丁醇钛和硫酸氧钛中的一种或几种。
所述氨水中氨的质量百分浓度为20～28w%。
本发明的有益效果是：本发明涉及的复合光催化剂的制备方法采用溶胶-凝胶法与渗析法相结合，由于TiO2和Ga2O3的前驱物类型及其水解速度相差较大，如果像通常那样在同一环境下经历相同的历程（包括温度、压力、时间和介质等），势必两者先后形成，故最终产物难以形成均匀的和Ga2O3高分散的复合物。本发明采用常温常压下溶胶-凝胶（Sol-Gel）法合成，关键之处是差异化分别合成两个主要成分，避免两种前驱物、水解速度差异导致的Ga2O3分散性差和两组份不均匀分布的问题。而且，两组份分别合成可以单独、精确控制其粒子大小、微观结构和晶相组成满足后续工艺和最终产品性能的需求。半导体Ga2O3具有4.9eV的带隙，其吸收波长上限在254nm，属于紫外线C波段（＜280nm），但其光生载流子的氧化还原能力大于TiO2。如果将TiO2与Ga2O3复合构成光催化剂，那么可以利用相对窄帯隙的TiO2吸收更多的长波紫外光，利用宽帯隙Ga2O3的强氧化还原能力氧化污染物，以达到同时更多利用紫外线和产生更强氧化能力的目的。
将本发明复合光催化胶体涂覆在基底表面自然晾干或烘干，即可得到具有光催化性能的薄膜。本发明复合光催化胶体响应紫外光，具有光催化效率高、耐候性高、成膜便捷和适应性广的特点。本发明复合光催化胶体的光催化活性明显优于纯TiO2或纯Ga2O3薄膜的活性之和。本发明复合光催化胶体可以利用喷枪或刷子涂覆于各种材质的建筑外墙、内墙、家具、空气净化器内置网和水质净化器网等的表面，起到自清洁、降解有害物质和杀灭细菌病毒的作用。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
实施例1
首先，量取100ml去离子水倒进烧杯，再量取7ml浓硝酸小心、缓慢地倒入去离子水中，搅拌并加热至40℃。将25ml异丙醇钛倒入15ml无水乙醇中并搅拌均匀，将异丙醇钛的乙醇溶液在搅拌下缓慢滴入上述硝酸溶液中，然后继续搅拌4.0小时，得到的淡蓝色透明TiO2胶体。
其二，将4g硝酸镓（纯度99%）溶解于100ml、5wt%硝酸溶液，搅拌均匀并加热到50℃，在搅拌下缓慢滴入氨水（含氨28w%），滴完氨水后再持续搅拌24小时，得到淡黄色透明Ga2O3胶体。
其三，将上述TiO2和Ga2O3胶体按12:1比例混合，持续搅拌4小时。然后将混合物通过循环渗析仪渗析至pH=4，得到TiO2/Ga2O3复合胶体即本发明的TiO2/Ga2O3复合光催化胶体。
其四，分别将100ml纯TiO2、纯Ga2O3以及TiO2/Ga2O3复合胶体分别分两次滚涂在三块1m2的施釉陶瓷板上（釉面），每一次滚涂后将陶瓷板120℃烘干0.5小时，这样将得到涂覆不同涂料的三块陶瓷板。
其五，将涂覆过TiO2/Ga2O3复合胶体的陶瓷板置于1m3评价箱中，滴入三滴甲醛溶液并迅速关闭评价箱门，加热甲醛溶液的衬板使之迅速挥发。开启紫外灯（2盏32W、365nm紫外灯）和循环风扇，同时开始记录甲醛浓度随时间的变化情况。结果表明，除去自然衰减后，甲醛浓度在40min内从1.5ppm降到0.05ppm，降解率达到97%。该数据表明，涂覆有TiO2/Ga2O3复合溶胶(即TiO2/Ga2O3复合光催化胶体)的建材具有快速分解有害气体的功能。
其六，涂覆过纯TiO2和Ga2O3的陶瓷板也分别经历同样的评价过程，结果是：纯TiO2的陶瓷板在40min内甲醛浓度从1.5ppm降到0.9ppm，纯Ga2O3的陶瓷板在40min内甲醛浓度从1.5ppm降到1.3ppm。亦即两者之和仅有0.8ppm，远低于同等条件下TiO2/Ga2O3复合溶胶的1.45ppm。
实施例2
取20cm×20cm的银白色铝塑板一块，将其表面用刀片划分成相等的两部分（每部分200cm2）。利用实施例1制取的TiO2/Ga2O3复合光催化胶体2ml，分三次喷涂在上述铝塑板其中的一部分，另一部分盖住作为空白对比表面。每一次喷涂后将铝塑板在80℃烘干1小时，最后取出自然凉至室温。在其表面利用市售粉红色（甲基红为主）水彩笔画不少于三道粉红色笔迹，每道笔迹均跨越两个部分（涂覆复合胶部分和空白部分）。利用一盏8w，365nm紫外灯照射所有笔迹，紫外灯距离铝塑板表面1.5cm。5min后，涂覆复合胶部分的粉红色笔迹消失（甲基红被光催化降解），而空白部分笔迹依旧鲜艳。该实验表明涂覆有TiO2/Ga2O3复合溶胶(即TiO2/Ga2O3复合光催化胶体)的建材具有快速分解有机污染物功能。
实施例3
取20cm×20cm的灰白色花岗岩外墙板一块，将其表面用碳素记号笔划分成相等的两部分（每部分200cm2）。利用实施例1制取的TiO2/Ga2O3复合溶胶2ml喷涂在上述花岗岩外墙板的一部分，另一部分盖住作为空白对比表面。喷涂后自然晾干1小时以上。利用接触角仪测出在该花岗岩外墙板在紫外灯（功率4W，主波长365nm）照射前后的接触角变化情况。接触角测量主要参数如下：介质为水，液滴大小0.5μl，随机取五测点，最后计算五点的平均值。结果是：光照前平均接触角34°,光照一小时后平均2°。这个结果表明，该涂料有极好的光致亲水性。光致亲水性与光降解有机物能力被认为涂料具有光自清洁性两个重要要素。
实施例4
将实施例1中得到的TiO2和Ga2O3溶胶按25:1比例混合，持续搅拌4小时。然后将混合物装入截止分子量20000的渗析袋，连续渗析不低于72小时，期间每12小时换一次去离子水，直至复合溶胶的pH=4.5，得到TiO2/Ga2O3复合光催化胶体。将3ml该胶体一次性喷涂在真石漆表面，自然晾干后利用实施例3提供的方法测试光致亲水性。结果表明在真石漆表面光照20分钟，水接触角从45°降到8°。
以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (2)

1.一种TiO2/Ga2O3复合光催化胶体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)合成TiO2溶胶：首先将钛盐溶解于无水乙醇，然后将用去离子水配制成的5～10wt ％的硝酸溶液加热到25～90℃，在搅拌下滴入上述溶解了钛盐的无水乙醇，滴完后持续搅拌4～24小时，得到淡蓝色透明TiO2胶体，所述TiO2胶体中TiO2含量控制在1.0～7.0wt％；
2)合成Ga2O3溶胶：首先将硝酸镓溶解于5～10wt％的硝酸溶液中，搅拌均匀并加热到25～70℃，在搅拌下滴入氨水，滴完氨水后再持续搅拌10～48小时，得到淡黄色透明的Ga2O3胶体，所述Ga2O3胶体中Ga2O3含量控制在0.1～2.0wt％；
3)TiO2/Ga2O3复合光催化胶体合成：将步骤1)和步骤2)所制备的TiO2胶体和Ga2O3胶体按9～999:1的重量比例混合，持续搅拌2～6小时；然后将混合物通过循环渗析至pH＝2～6或者将混合物装进渗析袋并置于去离子水槽中不小于72小时，期间每隔12小时换水一次；最终TiO2/Ga2O3复合胶体中Ga2O3含量控制在0.1-5.0wt％即可；
所述钛盐为乙醇钛、异丙醇钛、丁醇钛和硫酸氧钛中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的TiO2/Ga2O3复合光催化胶体的制备方法，其特征在于：所述氨水中氨的质量百分浓度为20-28wt ％。
CN201610385546.2A 2016-06-03 2016-06-03 TiO2/Ga2O3复合光催化胶体的制备方法 Active CN105925021B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610385546.2A CN105925021B (zh) 2016-06-03 2016-06-03 TiO2/Ga2O3复合光催化胶体的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610385546.2A CN105925021B (zh) 2016-06-03 2016-06-03 TiO2/Ga2O3复合光催化胶体的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105925021A CN105925021A (zh) 2016-09-07
CN105925021B true CN105925021B (zh) 2018-06-22

Family

ID=56833073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610385546.2A Active CN105925021B (zh) 2016-06-03 2016-06-03 TiO2/Ga2O3复合光催化胶体的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105925021B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RO132438B1 (ro) * 2017-10-09 2020-11-27 Răzvan Cătălin Bucureşteanu Compoziţie de vopsea lavabilă biocidă cu proprietăţi fotocatalitice şi metodă fotocatalitică pentru dezinfecţia suprafeţelor interioare
CN107670684B (zh) * 2017-10-27 2020-06-02 张香丽 一种嵌入型TiO2空心球/GaN/Ga2O3异质结光催化薄膜及其制备方法
CN110455978B (zh) * 2019-06-30 2021-09-14 北京联合大学 一种苯和氨的低温催化发光交叉敏感材料
CN115216853A (zh) * 2022-08-03 2022-10-21 浙江和谐光催化科技有限公司 一种光催化抗菌纤维及其制备方法
CN115634685B (zh) * 2022-11-03 2023-12-08 常熟理工学院 一种对可见光响应的光催化材料及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1597090A (zh) * 2004-04-01 2005-03-23 福州大学 无需高温烧结处理的光催化剂的制备及其应用
CN1261204C (zh) * 2004-06-15 2006-06-28 中国科学院新疆理化技术研究所 可见光响应型二氧化钛光触媒室内空气净化剂的制备方法
CN101037553B (zh) * 2007-02-13 2010-04-21 云南大学 光催化环保型涂料的制备及应用方法
JP6041170B2 (ja) * 2013-06-04 2016-12-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 常温硬化型光触媒塗料、常温硬化型塗料組成物及び内装材

Also Published As

Publication number Publication date
CN105925021A (zh) 2016-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105925021B (zh) TiO2/Ga2O3复合光催化胶体的制备方法
CN106000423B (zh) TiO2/MnS/Ga2O3复合光催化胶体制备方法
CN101037553B (zh) 光催化环保型涂料的制备及应用方法
CN103131313B (zh) 复合型光触媒空气净化水性内墙涂料及其制备方法
US20050126428A1 (en) Photocatalytic coating material having photocatalytic activity and adsorption property and method for preparing the same
CN103464129B (zh) 一种镧掺杂纳米TiO2/电气石复合材料及其制备、应用
CN101518730B (zh) 一种复合纳米二氧化钛光催化材料及制备方法
WO1997036677A1 (fr) Corps photocatalyseur et son procede de production
CN107353680A (zh) 一种光催化涂料及其制备方法和应用
KR20130079306A (ko) 가시광 응답형 산화티탄계 미립자 분산액 및 그 제조방법
CN104673019A (zh) 一种涂料
CN106475116B (zh) TiO2/Sb2S3复合光催化胶体制备方法
CN104226287A (zh) 纳米二氧化钛光催化剂薄膜的制备工艺
CN109331817A (zh) 一种用于分解空气中有机物的光催化材料及制备方法
CN110560024A (zh) 一种无机材料用光催化涂层的制备方法
CN105195176B (zh) TiO2/MnS复合光催化喷涂剂的制备方法
CN101857390A (zh) 一种具有抗菌和隔热功能的复合粉体及其制备方法和用途
KR20240022535A (ko) 연질 또는 경질 표면을 보호, 코팅 또는 장식하기 위한 페인트, 제제 등에 첨가되기에 유용한, 금속성 또는 반금속성 나노입자 매트릭스 중에 금속 산화물 나노입자를 포함하는 고효율 오염제거 첨가제
KR20030037050A (ko) 항균금속성분을 함유하는 이산화티타늄 광촉매 및 그의제조방법
CN105642333B (zh) 一种多功能环境净化复合材料及其制备方法和应用
CN104098133B (zh) 高效光催化剂‑纳米二氧化钛水性胶体的制备方法
CN1775692B (zh) 纳米光屏锌铈复合氧化物及制备法
KR100941738B1 (ko) 스코리아를 함유하는 광활성 조성물 및 이의 제조방법
KR101048340B1 (ko) 투명피막 형성용 조성물
CN108529892A (zh) 一种具有高效可见光催化和超亲水性功能的自洁玻璃及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant