CN107129733A - 用于光催化清洁材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于光催化清洁材料的制备方法，包括如下步骤：1)首先取氯氧铋、溴氧铋和碘氧铋粉末，使其混合均匀形成卤氧铋光催化粉体，待用；2)取适量卤氧铋光催化粉体、纳米二氧化钛溶胶、水性润湿分散剂、水性硅丙乳液和水放入搅拌机中，制得光催化乳浆；3)将步骤2)中的光催化乳浆与水性硅丙乳液、水性润湿分散剂、水性消泡剂、成膜助剂、水性流平剂、缓蚀剂、防霉剂和水混合，制得光催化清洁材料。本发明的光催化材料制备方法，将二氧化钛与卤氧铋结合制得一种新型的光催化剂，可以显著提高纳米二氧化钛的光催化效率，同时还能在室内自然光下或太阳光照射下具有高效无污染的抗菌杀菌和降解空气中有机污染物的功能。

Description

用于光催化清洁材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种光催化材料制备方法，具体涉及用于光催化清洁材料的制备方法。
背景技术
纳米二氧化钛因为其良好的光催化活性，已在有机污染物降解、污水处理、空气净化等方面得到了长足的发展，光催化氧化技术被认为是解决持久性有机物污染问题的最有应用前景的技术之一，近些年来在国内外被广泛研究。二氧化钛表面的空穴可以和吸附的水分子或羟基发生反应，生成具有极高反应活性的羟基自由基。羟基自由基具有402.8MJ/mol的反应能，高于有机化合物中的各类化学键能，因此可以引发绝大多数有机化合物分子发生氧化反应，并进一步矿化生成CO2和H2O但二氧化钛带隙为3.2ev，它只有在吸收光子能量大于禁带宽度时，价带中的电子才能被激发到导带，在导带中形成电子，同时相应在价带中形成一个带正电的空穴，即形成电子空穴对。因此，二氧化钛只能响应波长小于400nm的紫外光(约占太阳光的4％)，而对可见光的响应很弱，并且二氧化钛因为光激发产生的电子和空穴很容易复合，光催化效率很低。光催化条件苛刻和光催化效率低严重制约了二氧化钛在光催化降解有机物方面的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是二氧化钛只能响应波长小于400nm的紫外光，光催化效率低，对可见光吸收少，不能在室内自然光下有效的抗菌杀菌和降解有毒空气污染物，目的在于提供用于光催化清洁材料的制备方法，将二氧化钛与卤氧铋结合制得一种新型的光催化剂，可以显著提高纳米二氧化钛的光催化效率，同时还能在室内自然光下或太阳光照射下具有高效无污染的抗菌杀菌和降解空气中有机污染物的功能。
本发明通过下述技术方案实现：
本发明用于光催化清洁材料的制备方法，包括如下步骤：1)首先按照质量比为1:1-4:1-5秤取氯氧铋、溴氧铋和碘氧铋粉末，使其混合均匀形成卤氧铋光催化粉体，待用；2)取适量卤氧铋光催化粉体、纳米二氧化钛溶胶、水性润湿分散剂、水性硅丙乳液和水放入搅拌机中，制得光催化乳浆；3)将步骤2)中的光催化乳浆与水性硅丙乳液、水性润湿分散剂、水性消泡剂、成膜助剂、水性流平剂、缓蚀剂、防霉剂和水混合，在搅拌机中以400-1200rpm转速搅拌10-30min，过滤获得细度小于10微米的光催化清洁材料；所述原料质量份数比为卤氧铋光催化粉体：纳米二氧化钛溶胶：水性硅丙乳液：水性润湿分散剂：水性消泡剂：成膜助剂：水性流平剂：缓蚀：防霉剂：水＝3-8:0.5-1.0:50-55:5:10:0.02-1.0:2-4:0.5-1.2:0.2-0.5:0.02-0.1:20-25。
本发明的光催化材料制备方法，将二氧化钛与卤氧铋结合制得一种新型的光催化剂，可以显著提高纳米二氧化钛的光催化效率，同时还能在室内自然光下或太阳光照射下具有高效无污染的抗菌杀菌和降解空气中有机污染物的功能。铋系光催化材料以其独特的电子结构和优良的可见光吸收能力拥有较高的有机物降解能力，其中卤氧铋的晶体结构为PbFCl型，是一种具有高度各向异性的层状结构的间接带隙半导体，氧化铋半导体材料，其具有独特的电子结构，良好的光性能和催化性能，在紫外光照射下对有机有害气体甲醛的降解效果良好。基于以上，将二氧化钛和卤氧铋结合起来制备出的光催化材料，经过其复合协同作用，可以有效地解决纯二氧化钛光催化材料在室内的光催化效率，同时还具备了降解空气中有机污染物的能力，大大提高了光催化材料的使用性能。
所述纳米二氧化钛溶胶中的纳米二氧化钛经过硅烷偶联剂进行改性。
所述水性润湿分散剂为H-10，所述水性消泡剂为SKC水性消泡剂，所述成膜助剂为1，2-丙二醇，所述水性流平剂为BYK-300，所述缓蚀剂为二甲基乙醇胺，所述防霉剂为HR-0622。
所述卤氧铋光催化粉体的为直径200-500nm的微纳粉末。
所述纳米二氧化钛溶胶采用溶胶-凝胶工艺制得。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明用于光催化清洁材料的制备方法，将二氧化钛与卤氧铋结合制得一种新型的光催化剂，可以显著提高纳米二氧化钛的光催化效率，同时还能在室内自然光下或太阳光照射下具有高效无污染的抗菌杀菌和降解空气中有机污染物的功能；
2、本发明用于光催化清洁材料的制备方法，采用了环保原材料，涂料制备过程和使用中无环境污染，光催化涂料清洁无毒，更有利于人体健康，使用更加安全可靠，而且将空气中有毒污染物彻底氧化生成二氧化碳和水后其自身的各种性能保持不变，长期保持稳定的抗菌杀菌和降解室内空气污染物功能；
3、本发明用于光催化清洁材料的制备方法，制得的光催化材料耐候性、耐粘污性、耐洗刷性等基本性能提升，室外环境使用寿命长；制备工艺简单，原料易得成本低，性价比高。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明用于光催化清洁材料的制备方法，包括如下步骤：1)首先按照质量比为1:1-4:1-5秤取氯氧铋、溴氧铋和碘氧铋粉末，使其混合均匀形成卤氧铋光催化粉体，待用；2)取适量卤氧铋光催化粉体、纳米二氧化钛溶胶、水性润湿分散剂、水性硅丙乳液和水放入搅拌机中，制得光催化乳浆；3)将步骤2)中的光催化乳浆与水性硅丙乳液、水性润湿分散剂、水性消泡剂、成膜助剂、水性流平剂、缓蚀剂、防霉剂和水混合，在搅拌机中以400-1200rpm转速搅拌10-30min，过滤获得细度小于10微米的光催化清洁材料；所述原料质量份数比为卤氧铋光催化粉体：纳米二氧化钛溶胶：水性硅丙乳液：水性润湿分散剂：水性消泡剂：成膜助剂：水性流平剂：缓蚀剂：防霉剂：水＝3:0.5:50：5:0.02:2:0.5:0.2:0.02:20。
实施例2
本发明用于光催化清洁材料的制备方法，包括如下步骤：1)首先按照质量比为1:1-4:1-5秤取氯氧铋、溴氧铋和碘氧铋粉末，使其混合均匀形成卤氧铋光催化粉体，待用；2)取适量卤氧铋光催化粉体、纳米二氧化钛溶胶、水性润湿分散剂、水性硅丙乳液和水放入搅拌机中，制得光催化乳浆；3)将步骤2)中的光催化乳浆与水性硅丙乳液、水性润湿分散剂、水性消泡剂、成膜助剂、水性流平剂、缓蚀剂、防霉剂和水混合，在搅拌机中以400-1200rpm转速搅拌10-30min，过滤获得细度小于10微米的光催化清洁材料；所述原料质量份数比为卤氧铋光催化粉体：纳米二氧化钛溶胶：水性硅丙乳液：水性润湿分散剂：水性消泡剂：成膜助剂：水性流平剂：缓蚀剂：防霉剂：水＝5:0.8:53：7:0.5:3:0.9:0.4:0.06:22。
实施例3
本发明用于光催化清洁材料的制备方法，包括如下步骤：1)首先按照质量比为1:1-4:1-5秤取氯氧铋、溴氧铋和碘氧铋粉末，使其混合均匀形成卤氧铋光催化粉体，待用；2)取适量卤氧铋光催化粉体、纳米二氧化钛溶胶、水性润湿分散剂、水性硅丙乳液和水放入搅拌机中，制得光催化乳浆；3)将步骤2)中的光催化乳浆与水性硅丙乳液、水性润湿分散剂、水性消泡剂、成膜助剂、水性流平剂、缓蚀剂、防霉剂和水混合，在搅拌机中以400-1200rpm转速搅拌10-30min，过滤获得细度小于10微米的光催化清洁材料；所述原料质量份数比为卤氧铋光催化粉体：纳米二氧化钛溶胶：水性硅丙乳液：水性润湿分散剂：水性消泡剂：成膜助剂：水性流平剂：缓蚀剂：防霉剂：水＝8:1.0:55：10:1.0:4:1.2:0.5:0.1:25。
实施例4
本发明用于光催化清洁材料的制备方法，包括如下步骤：1)首先按照质量比为1:1-4:1-5秤取氯氧铋、溴氧铋和碘氧铋粉末，使其混合均匀形成卤氧铋光催化粉体，待用；2)取适量卤氧铋光催化粉体、纳米二氧化钛溶胶、水性润湿分散剂、水性硅丙乳液和水放入搅拌机中，制得光催化乳浆；3)将步骤2)中的光催化乳浆与水性硅丙乳液、水性润湿分散剂、水性消泡剂、成膜助剂、水性流平剂、缓蚀剂、防霉剂和水混合，在搅拌机中以400-1200rpm转速搅拌10-30min，过滤获得细度小于10微米的光催化清洁材料；所述原料质量份数比为卤氧铋光催化粉体：纳米二氧化钛溶胶：水性硅丙乳液：水性润湿分散剂：水性消泡剂：成膜助剂：水性流平剂：缓蚀剂：防霉剂：水＝1:0.01:45：4:0.02:2:0.5:0.2:0.02:20。
实施例5
本发明用于光催化清洁材料的制备方法，包括如下步骤：1)首先按照质量比为1:1-4:1-5秤取氯氧铋、溴氧铋和碘氧铋粉末，使其混合均匀形成卤氧铋光催化粉体，待用；2)取适量卤氧铋光催化粉体、纳米二氧化钛溶胶、水性润湿分散剂、水性硅丙乳液和水放入搅拌机中，制得光催化乳浆；3)将步骤2)中的光催化乳浆与水性硅丙乳液、水性润湿分散剂、水性消泡剂、成膜助剂、水性流平剂、缓蚀剂、防霉剂和水混合，在搅拌机中以400-1200rpm转速搅拌10-30min，过滤获得细度小于10微米的光催化清洁材料；所述原料质量份数比为卤氧铋光催化粉体：纳米二氧化钛溶胶：水性硅丙乳液：水性润湿分散剂：水性消泡剂：成膜助剂：水性流平剂：缓蚀剂：防霉剂：水＝15:5:555：13:1.0:4:1.2:0.5:0.1:25。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于不包含卤氧铋光催化粉体。
优选的，所述纳米二氧化钛溶胶中的纳米二氧化钛经过硅烷偶联剂进行改性。
优选的，所述水性润湿分散剂为H-10，所述水性消泡剂为SKC水性消泡剂，所述成膜助剂为1，2-丙二醇，所述水性流平剂为BYK-300，所述缓蚀剂为二甲基乙醇胺，所述防霉剂为HR-0622。
优选的，所述卤氧铋光催化粉体的为直径200-500nm的微纳粉末。
优选的，所述纳米二氧化钛溶胶采用溶胶-凝胶工艺制得。
表1室内自然光下不同实施例制得材料对大肠杆菌的杀菌率和对甲醛、甲苯、苯酚的光催化降解率
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
甲醛 92.3％ 90.1％ 91.5％ 84.3％ 85.7％ 78.5％
甲苯 88.7％ 89.2％ 88.3％ 82.6％ 83.4％ 76.4％
苯酚 93.1％ 91.6％ 94.4％ 87.8％ 86.9％ 77.3％
大肠杆菌 59.5％ 61.5％ 60.3％ 46.7％ 48.3％ 33.5％
表2太阳光照射下不同实施例制得的材料醛、甲苯、苯酚的光催化降解率
试验测试结果表明，在室内自然光下实施例1～3制得的光催化材料对大肠杆菌光催化杀菌率均在50～60％范围内；对甲醛、甲苯、苯酚的光催化降解效率均在85～95％范围内。另外，重复试验还发现其杀菌率和降解率均没有明显发生变化，说明光催化涂料光催化性能稳定；实施例4～5为本发明配方的取值范围之外，光催化降解率略低，杀菌率下降，而实施例6不含有卤氧铋光催化粉体，室内的甲醛、甲苯、苯酚的光催化降解效率在80％之下。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.用于光催化清洁材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)首先按照质量比为1:1-4:1-5秤取氯氧铋、溴氧铋和碘氧铋粉末，使其混合均匀形成卤氧铋光催化粉体，待用；2)取适量卤氧铋光催化粉体、纳米二氧化钛溶胶、水性润湿分散剂、水性硅丙乳液和水放入搅拌机中，制得光催化乳浆；3)将步骤2)中的光催化乳浆与水性硅丙乳液、水性润湿分散剂、水性消泡剂、成膜助剂、水性流平剂、缓蚀剂、防霉剂和水混合，在搅拌机中以400-1200rpm转速搅拌10-30min，过滤获得细度小于10微米的光催化清洁材料；所述原料质量份数比为卤氧铋光催化粉体：纳米二氧化钛溶胶：水性硅丙乳液：水性润湿分散剂：水性消泡剂：成膜助剂：水性流平剂：缓蚀：防霉剂：水＝3-8:0.5-1.0:50-55:5:10:0.02-1.0:2-4:0.5-1.2:0.2-0.5:0.02-0.1:20-25。
2.根据权利要求1所述的用于光催化清洁材料的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化钛溶胶中的纳米二氧化钛经过硅烷偶联剂进行改性。
3.根据权利要求1所述的用于光催化清洁材料的制备方法，其特征在于，所述水性润湿分散剂为H-10，所述水性消泡剂为SKC水性消泡剂，所述成膜助剂为1，2-丙二醇，所述水性流平剂为BYK-300，所述缓蚀剂为二甲基乙醇胺，所述防霉剂为HR-0622。
4.根据权利要求1所述的用于光催化清洁材料的制备方法，其特征在于，所述卤氧铋光催化粉体为直径200-500nm的微纳粉末。
5.根据权利要求1所述的用于光催化清洁材料的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化钛溶胶采用溶胶-凝胶工艺制得。
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