CN108262053A - 一种可见光催化喷剂及其制备方法 - Google Patents

一种可见光催化喷剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108262053A
CN108262053A CN201810147115.1A CN201810147115A CN108262053A CN 108262053 A CN108262053 A CN 108262053A CN 201810147115 A CN201810147115 A CN 201810147115A CN 108262053 A CN108262053 A CN 108262053A
Authority
CN
China
Prior art keywords
visible light
light catalytic
film forming
dilution
stoste
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.)
Granted
Application number
CN201810147115.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108262053B (zh
Inventor
李化
王早军
付林
董海龙
蔡诗
蔡诗一
兰勇
彭文茂
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.)
Sichuan Xuhang New Material Co Ltd
Original Assignee
Sichuan Xuhang New Material 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 Sichuan Xuhang New Material Co Ltd filed Critical Sichuan Xuhang New Material Co Ltd
Priority to CN201810147115.1A priority Critical patent/CN108262053B/zh
Publication of CN108262053A publication Critical patent/CN108262053A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108262053B publication Critical patent/CN108262053B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/24—Nitrogen compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • B01D53/8628—Processes characterised by a specific catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39—Photocatalytic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/80—Type of catalytic reaction
    • B01D2255/802—Photocatalytic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种可见光催化喷剂，由C3N4粉体与去离子水经机械研磨得到C3N4原液，用去离子水稀释C3N4原液得到C3N4稀释液，再向C3N4稀释液中加入成膜剂，搅拌后得到分散均匀的前驱液，然后将前驱液装罐制得，其中可见光响应C3N4原液中的C3N4平均粒径在1‑30um之间。本发明的可见光催化剂具有高分散性，能够解决现有技术可见光催化喷剂对可见光不敏感、且在喷时分散性不好难以实现应用的问题。本发明的制备方法中注重对工艺条件的配合以及组份的配比控制，提供了一种低成本而高效的制备方法。

Description

一种可见光催化喷剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及光催化剂领域，具体涉及一种可见光催化喷剂及其制备方法。
背景技术
C3N4作为新型的光催化净化材料，在污水处理、空气净化、抗菌除臭等环境治理领域有广泛的应用。当C3N4受到一定波长的光照射时，价带上的电子受到激发跃迁至导带，而价带上产生相应的空穴，从而产生光生电子和空穴对。此时吸附在催化剂表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子，而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基，而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性，能够将绝大多数有机物氧化分解成CO2和H2O，从而达到杀菌除臭及净化环境的作用。
目前市场上所使用的大部分光催化喷剂的成分都是以TiO2为主，而绝大多数TiO2空气净化喷剂的应用都存在以下几个问题：一是需要高能量的紫外光进行激发才能发生反应；二是低浓度时光催化降解效率低，而高浓度的喷剂难以实现应用时的分散性，需要借助外压或者喷枪进行喷涂；三是该材料本身的成本相对比较高，这几个方面大大限制了环境净化领域中对光催化材料的使用。
如CN201610219560.5公开了一种光催化致霾气体净化喷剂的制备方法，该方法将纳米二氧化钛粉体，按照一定质量百分数比例在高速搅拌的条件下，加入到由无机分散助剂和无机溶胶成膜剂构成的成膜母液中均匀混合1h，然后加入到纳米分散机进行分散1.5h后，按照得到的分散液体的质量百分数加入悬浮稳定剂后继续分散0.5h。该方法需要通过无机分散助剂和无机溶胶成膜剂这些本身具有分散性能的助剂去帮助二氧化钛在喷剂中进行分散。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，目的在于提供一种可见光催化喷剂，解决现有可见光催化喷剂对可见光不敏感、且在喷时分散性不好难以实现应用的问题。本发明还公开了其制备方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种可见光催化喷剂，由C3N4粉体与去离子水经机械研磨得到C3N4原液，用去离子水稀释C3N4原液得到C3N4稀释液，再向C3N4稀释液中加入成膜剂，搅拌后得到分散均匀的前驱液，然后将前驱液装罐制得，其中可见光响应C3N4原液中的C3N4平均粒径在1-30um之间。
本发明和现有喷剂制备不同，本发明是将C3N4粉体与去离子水经机械研磨获得粒径适宜可见光响应C3N4原液，再将原液稀释后获得稀释液，由稀释液和成膜剂搅拌得到分散均匀的前驱液。在这一过程中，需控制原液中C3N4粒径大小以及稀释液的浓度。在本发明范围内的粒径大小才能保证成膜均匀，外观良好，对催化剂的性能无明显影响。本发明在后续中也不需要悬浮稳定剂而使得喷剂中的氮化碳保持一定分散性。
可见光响应C3N4原液中的C3N4平均粒径在1-10um之间。在这一范围的粒径大小可进一步保证成膜均匀性，进而影响到喷剂在喷涂时的分散均匀性。
C3N4粉体的制备方法是用富氮前驱体在500～650℃下加热后冷却制得。制备出的C3N4是淡黄色粉末，具有良好的化学稳定性和热稳定性，无毒抑菌。
富氮前驱体为双氰胺、三聚氰胺或者硫脲。
成膜剂为水溶性高分子材料。具有粘结性能好，溶剂中分散均匀，耐高温，快固化，具有成膜功能。
成膜剂为丙烯酸聚合物材料或者聚氨酯类材料。丙烯酸聚合物材料可以为聚丙烯酸材料、聚甲基丙烯酸材料等等。丙烯酸聚合物材料应用十分广泛，具有广泛的粘结性、粘结牢固、使用方便、安全(基本无毒、无污染、无着火危险)，干燥速度快；聚氨酯类材料具有干燥速度快、成膜效果好、贮存稳定、耐温性能好。成膜剂也可以选择其他水溶性的高分子材料。
C3N4稀释液中C3N4的质量百分含量为0.3-30％。
前驱液中，以质量计，稀释液为95-99.8％，成膜剂为0.2-5％。
前驱液中，以质量计，稀释液为95-99％，成膜剂为1-5％。
搅拌时间为10-60min。时间太短会导致成膜剂与稀释液的混合不均匀，时间越长越好，单次配制的量会决定搅拌时间。
机械研磨时间为10～90min。球磨时间过长会使得粒径过小，导致已研磨小的C3N4团聚造成粒径变大。
经多次试验发现，C3N4浓度越高，光催化性能越好，但是其分散性会变差。含量过低，喷剂中催化剂总量低，空气净化效率不高；含量过高，C3N4粉体在墙上堆叠，内层C3N4粉体无法接受光照，不能起到光催化作用，浪费材料。成膜剂越多，粘结效果越好，分散性越好，但是成膜剂过多会导致两个问题：1、会使C3N4更多的被覆盖/包覆，减少C3N4与空气的接触，导致C3N4的光催化性能降低；2、会导致喷剂的粘度增加，不利于喷洒。因此为进一步提高分散性，本发明需将成膜剂和C3N4的浓度控制在合适的范围内，以实现喷剂分散性好、在喷涂后光催化性能高的目的。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明的可见光催化剂具有高分散性，能够解决现有技术可见光催化喷剂对可见光不敏感、且在喷时分散性不好难以实现应用的问题。本发明的制备方法中注重对工艺条件的配合以及组份的配比控制，提供了一种低成本而高效的制备方法。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明原液中C3N4平均粒径分布图。
图2为实施例3的TEM图。
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，下面结合实施例和附图，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
将4kg的C3N4粉体与6kg的去离子水混合，经过机械搅拌制得10kgC3N4原液。再加入90kg的去离子水，得到可见光响应的100kgC3N4稀释液。可见光响应C3N4原液中的C3N4平均粒径在20-30um之间。
将98.2kg可见光响应的C3N4稀释液与1.8kg的成膜剂混合，然后搅拌10分钟得到前驱液。然后将上述前驱液装罐即可得到直接用于喷涂的光催化喷剂。成膜剂为丙烯酸聚合物材料。
实施例2：
将3kg的C3N4粉体与27kg的去离子水混合，经过球磨制得30kgC3N4原液。再加入70kg的去离子水，得到可见光响应的100kgC3N4稀释液。可见光响应C3N4原液中的C3N4平均粒径在10-20um之间。
将95kg可见光响应的C3N4稀释液与5kg的成膜剂混合，然后搅拌60分钟得到前驱液。然后将上述前驱液装罐即可得到直接用于喷涂的光催化喷剂。成膜剂为聚氨酯材料。
实施例3：
将10kg的C3N4粉体与10kg的去离子水混合，经过机械搅拌制得20kgC3N4原液。再加入80kg的去离子水，得到可见光响应的100kgC3N4稀释液。可见光响应C3N4原液中的C3N4平均粒径在1-10um之间。如图1和图2所示。
将99kg见光响应的C3N4稀释液与1kg的成膜剂混合，然后搅拌30分钟得到前驱液。然后将上述前驱液装罐即可得到直接用于喷涂的光催化喷剂。成膜剂为丙烯酸聚合物材料。
实施例4
和实施例3类似，不同在于：C3N4粉体的制备方法是用富氮前驱体在600～800℃下加热后冷却制得。制备出的C3N4是淡黄色粉末，具有良好的化学稳定性和热稳定性，无毒抑菌。
实施例5
将2kg的C3N4粉体与18kg的去离子水混合，经过机械搅拌制得20kgC3N4原液。再加入80kg的去离子水，得到可见光响应的100kgC3N4稀释液。可见光响应C3N4原液中的C3N4平均粒径在1-10um之间。
将99kg见光响应的C3N4稀释液与1kg的成膜剂混合，然后搅拌10分钟得到前驱液。然后将上述前驱液装罐即可得到直接用于喷涂的光催化喷剂。成膜剂为丙烯酸聚合物材料。
实施例6
将12kg的C3N4粉体与8kg的去离子水混合，经过机械搅拌制得20kgC3N4原液。再加入80kg的去离子水，得到可见光响应的100kgC3N4稀释液。可见光响应C3N4原液中的C3N4平均粒径在1-10um之间。
将99kg见光响应的C3N4稀释液与1kg的成膜剂混合，然后搅拌10分钟得到前驱液。然后将上述前驱液装罐即可得到直接用于喷涂的光催化喷剂。成膜剂为丙烯酸聚合物材料。
除实施例4，其他实施例都采用现有技术中的统一的C3N4。
为进一步说明本发明的有益效果，发明人还做了几组对比试验，对比试验是以实施例3为基础，不同之处在于，
实施例1-6中制得的喷剂在性能方面的比较。喷剂分散性的测试方法为：将喷剂装在量筒中，静置观察液体的沉降情况，通过沉降时间的长短判断喷剂的分散性
应用上墙性和光催化性能测试方法将喷剂喷涂在干净的玻璃上，自然干燥后观察成膜效果和留痕情况。光催化性能测试：将喷剂喷涂在玻璃上，自然烘干后在可见光下测试其对低浓度氮氧化物的降解效果。
表1粒径大小、质量分数对喷剂分散性、应用上墙性和光催化性能的比较
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 (10)

1.一种可见光催化喷剂，由C3N4粉体与去离子水经机械研磨得到C3N4原液，用去离子水稀释C3N4原液得到C3N4稀释液，再向C3N4稀释液中加入成膜剂，搅拌后得到分散均匀的前驱液，然后将前驱液装罐制得，其中C3N4原液中的C3N4平均粒径在1-30um之间。
2.根据权利要求1所述的可见光催化喷剂，其特征在于，可见光响应C3N4原液中的C3N4平均粒径在1-10um之间。
3.根据权利要求1所述的可见光催化喷剂，其特征在于，C3N4粉体的制备方法是用富氮前驱体在500～650℃下加热后冷却制得。
4.根据权利要求3所述的可见光催化喷剂，其特征在于，富氮前驱体为双氰胺、三聚氰胺或者硫脲。
5.根据权利要求1所述的可见光催化喷剂，其特征在于，成膜剂为水溶性高分子材料。
6.根据权利要求5所述的可见光催化喷剂，其特征在于，成膜剂为丙烯酸聚合物材料或者聚氨酯材料。
7.根据权利要求1所述的可见光催化喷剂，其特征在于，C3N4稀释液中C3N4的质量百分含量为0.3-30％。
8.根据权利要求1所述的可见光催化喷剂，其特征在于，前驱液中，以质量计，C3N4稀释液为95-99.8％，成膜剂为0.2-5％。
9.根据权利要求1所述的可见光催化喷剂，其特征在于，前驱液中，以质量计，C3N4稀释液为95-99％，成膜剂为1-5％。
10.根据权利要求1所述的可见光催化喷剂，其特征在于，机械研磨时间为10-90min。
CN201810147115.1A 2018-02-12 2018-02-12 一种可见光催化喷剂及其制备方法 Active CN108262053B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810147115.1A CN108262053B (zh) 2018-02-12 2018-02-12 一种可见光催化喷剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810147115.1A CN108262053B (zh) 2018-02-12 2018-02-12 一种可见光催化喷剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108262053A true CN108262053A (zh) 2018-07-10
CN108262053B CN108262053B (zh) 2021-05-04

Family

ID=62774080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810147115.1A Active CN108262053B (zh) 2018-02-12 2018-02-12 一种可见光催化喷剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108262053B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110016222A (zh) * 2019-04-15 2019-07-16 扬州大学 杀菌透气薄膜及其制备方法和应用
CN112536069A (zh) * 2020-12-16 2021-03-23 广东工业大学 一种led激发负载型光催化剂及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1613930A (zh) * 2003-11-03 2005-05-11 中国科学技术大学 低成本水性环保功能涂料
CN103949278A (zh) * 2014-04-23 2014-07-30 上海荣富新型材料有限公司 氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO2光催化材料涂覆的铝制品
CN104610693A (zh) * 2014-12-25 2015-05-13 同济大学 石墨相氮化碳/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法
CN106752446A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种石墨相氮化碳‑石墨烯复合物改性的自清洁导热氟碳面漆
CN107163807A (zh) * 2017-04-27 2017-09-15 河北晨阳工贸集团有限公司 自清洁高耐候水性丙烯酸聚氨酯面漆及制备方法
JP2017205758A (ja) * 2016-05-16 2017-11-24 株式会社フジコー 低照度活性光触媒機能材及びその製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1613930A (zh) * 2003-11-03 2005-05-11 中国科学技术大学 低成本水性环保功能涂料
CN103949278A (zh) * 2014-04-23 2014-07-30 上海荣富新型材料有限公司 氮掺杂石墨烯/氮掺杂TiO2光催化材料涂覆的铝制品
CN104610693A (zh) * 2014-12-25 2015-05-13 同济大学 石墨相氮化碳/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料及其制备方法
JP2017205758A (ja) * 2016-05-16 2017-11-24 株式会社フジコー 低照度活性光触媒機能材及びその製造方法
CN106752446A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种石墨相氮化碳‑石墨烯复合物改性的自清洁导热氟碳面漆
CN107163807A (zh) * 2017-04-27 2017-09-15 河北晨阳工贸集团有限公司 自清洁高耐候水性丙烯酸聚氨酯面漆及制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110016222A (zh) * 2019-04-15 2019-07-16 扬州大学 杀菌透气薄膜及其制备方法和应用
CN110016222B (zh) * 2019-04-15 2021-09-28 扬州大学 杀菌透气薄膜及其制备方法和应用
CN112536069A (zh) * 2020-12-16 2021-03-23 广东工业大学 一种led激发负载型光催化剂及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN108262053B (zh) 2021-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105400239B (zh) 一种超疏水改性二氧化硅的制备方法
CN107022281A (zh) 一种环氧防腐底漆及其制备方法
CN103031023B (zh) 一种高性价比氧化铁黑水性色浆的制备方法
CN108822604A (zh) 一种涂层组合物、自清洁水性纳米涂层及结构体
CN108822603A (zh) 一种涂层组合物的制备方法
CN101993235A (zh) 一种纳米二氧化钛水性无机光催化涂料及其制备方法
CN108262053A (zh) 一种可见光催化喷剂及其制备方法
CN106047258A (zh) 一种双组份胶粘剂及其制备方法
CN105385305B (zh) 富含微胶囊结构改性锌粉的水性环氧富锌涂料及其制备
CN101671497B (zh) 一种pvc专用具有热稳定性功能填料纳米碳酸钙的工业化制备方法
CN107987646A (zh) 一种持久抗菌性高耐磨水性涂料
CN106833204A (zh) 一种室内用除甲醛抗菌环保水漆及其制备方法
CN103509460A (zh) 高光家具用环保型水性纳米透明紫外屏蔽涂料及其制备方法
CN108250879A (zh) 一种无后增稠水包水多彩涂料及其制备方法
CN107502114A (zh) 一种用于甲醛吸附的内墙水性涂料及其制备方法
CN104151871B (zh) 一种表面多孔改性纳米二氧化钛及其制备方法
CN105838191A (zh) 水性环氧富锌底漆
CN103923531B (zh) 一种多用途氧化铁红水性色浆的制备方法
CN111040605A (zh) 一种多功能单组份水性内墙漆及其制备方法
CN106046963A (zh) 一种乳胶涂料的制备方法
CN105385301A (zh) 一种无溶剂纳米防腐涂料及其制备方法
CN109796814A (zh) 抗菌内墙涂料及其制备方法
CN104629555A (zh) 新型低碳柔性水性涂料及其制备方法
CN107189582A (zh) 除甲醛涂层及制备方法
CN113549352A (zh) 一种高活性石墨烯基复合抗病毒水性硅藻涂料的制备方法

Legal Events

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