CN108821779A - 一种超亲水功能膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超亲水功能膜的制备方法，其制备方法为：首先以钛酸酯类溶胶作为TiO2前驱体，乙酰丙酮作为络合剂、非金属掺杂剂作为改性剂来制备改性TiO2溶胶，然后将正硅酸乙酯、KH560溶液、乙醇、去离子水回流陈化得到SiO2溶胶，之后将制备好的SiO2溶胶加入到改性TiO2溶胶中即得到SiO2‑TiO2溶胶，最后对SiO2‑TiO2溶胶进行镀膜，热处理后制备出SiO2‑TiO2超亲水功能膜。本发明制备方法简单可行，高效环保，反应过程容易控制，适用于工业化生产，所制备的超亲水功能膜微观表面粗糙，接触角小，亲水性强，其超亲水性在可见光作用下即可响应，且在无可见光照射下能长时间保持。
Description
技术领域
本发明涉及功能膜技术领域，尤其是涉及一种超亲水功能膜的制备方法。
技术背景
超亲水性薄膜会使小水滴在薄膜表面上的接触角趋近于0°（一般可达10°以下），当水接触到薄膜表面时，迅速在其表面铺展形成均匀的水膜，表现出超亲水的性质。随着科学技术的不断发展，超亲水薄膜以其独特的性能受到广大科研工作者的关注，现阶段，超亲水薄膜的制备方法有很多，主要包括溶胶-凝胶法、水热法、液相沉积法、自组装制备法等，但是由于制备工艺复杂且不适用于大面积成膜的限制，超亲水薄膜未能得到广泛应用。
二氧化钛（TiO2）是一种半导体材料，具有成本低、无污染、对人体无毒害和热稳定性好等特点。以TiO2为主体材料制备的薄膜具有优良的光催化性、亲水性和稳定的化学性能，这使其在诸多领域有着巨大的用途，其中超亲水TiO2薄膜因其具有优良的光学、化学和亲水性质，在自清洁、防雾、抗菌、抗腐蚀、生物医学应用、药物传送系统、太阳能电池、热传递等方面有着广泛的应用潜力。但是二氧化钛禁带较宽（3.2eV），纯二氧化钛（未加改性剂）薄膜只能在一定强度的紫外光下照射一定时间才有可能获得超亲水性，而紫外光在自然光源中比例很少（如太阳光中紫外光按强度计算只有不到5%），导致所制备的二氧化钛薄膜只能依靠太阳光照获得亲水性，且亲水性的保持时间较短，从而大大限制了所制备薄膜的应用。因此，寻找一种超亲水性TiO2薄膜的制备方法，扩大其应用范围，具有十分重要的意义。
现有技术如授权公告号为CN 103723928 B的中国发明专利，公开了一种超亲水性纳米TiO2薄膜的制备方法，以钛酸丁酯作为TiO2的前驱体，用无水乙醇作为溶剂，并加入乙酰丙酮作为抑制剂，室温下磁力搅拌，得A溶液；另取无水乙醇和去离子水，并加入适量PVP，得B溶液；在强烈搅拌下，将B溶液缓慢滴入A溶液中，并用酸调溶液pH值为3，继续搅拌3h，得到稳定的TiO2溶胶，溶胶陈化2~7天备用；在清洗干净的载玻片上利用旋涂机采用涂覆的方式制备纳米TiO2薄膜，镀完膜放入干燥箱中干燥，最后进行热处理，退火，即得具有超亲水性能的纳米TiO2薄膜，该方法制备的超亲水性纳米TiO2薄膜表面光滑均匀，晶型稳定，无裂缝，在室内薄膜表面与水接触角较小，具有很强的自清洁能力。但是，该制备方法制备的TiO2薄膜的超亲水性在光谱中响应范围较窄，且持续时间不长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单可行，高效环保，成本低的超亲水功能膜的制备方法，所制备的超亲水功能膜表面粗糙度高，接触角小，亲水性强，其超亲水性可在可见光作用下响应，且在无可见光照射下能长时间保持。
本发明针对背景技术中提到的问题，采取的技术方案为：
一种超亲水功能膜的制备方法，包括改性TiO2溶胶的制备、SiO2-TiO2溶胶的制备及超亲水功能膜的制备，具体包括以下步骤：
改性TiO2溶胶的制备：在室温下，将钛酸酯类溶胶前驱体、络合剂及2/3体积的所需醇溶液混合并搅拌30-40min，得到淡黄色溶液A，然后将1/3体积的所需醇溶液、去离子水和非金属掺杂剂充分混合，超声分散得到溶液B，将溶液B缓慢滴加到淡黄色溶液A中，滴加完以后继续搅拌120-150min得到淡黄色均匀透明的溶胶，最后室温下密封避光陈化24-30h，得到改性TiO2溶胶，所制备的TiO2溶胶稳定性好，低聚物相与溶剂相分离明显，成膜后表面粗糙度高，且通过非金属掺杂剂改性的TiO2溶胶的超亲水性不仅限于紫外光，靠可见光作用即可诱发响应，具有广阔地发展应用空间；
SiO2-TiO2溶胶的制备：将浓度为4-6%的KH560溶液与所需无水乙醇混合均匀，然后快速加入正硅酸乙酯和去离子水搅拌，并使用预先配制的37-40%盐酸溶液调节溶液pH为4.0-4.5，在50-65℃恒温水浴继续搅拌，回流操作2-3h后，密封陈化24-30h得到SiO2溶胶，最后将制备好的SiO2溶胶缓慢加入到改性TiO2溶胶中，快速搅拌20-30min后静置，即得到SiO2-TiO2溶胶，所制备的SiO2溶胶粒度分布均匀，将其添加到TiO2溶胶中，可显著提高TiO2成膜后的超亲水性和超亲水性的持续时间，一方面是由于SiO2表面能吸收较多的水形成强稳定性表面羟基基团，另一方面是由于SiO2和TiO2复合的溶胶中电荷不平衡，会造成表面酸性，诱导水分吸附，这些吸附水可以稳定TiO2表面的Ti3+-OH结构，使TiO2成膜后表面能够长时间维持超亲水性；
超亲水功能膜的制备：使用涂胶机对SiO2-TiO2溶胶进行镀膜，首先在抵挡速600-800rpm的速度旋涂20-25s，紧接着以高档速2800-3000rpm的速度旋涂30-36s，重复3-4次以得到厚度合适的薄膜，之后将其放在马弗炉中，以1-2℃/s的升温速率升温至100-105℃，保温30-45min，再以3-4℃/s的升温速率升温至500-510℃，保温60-80min，自然冷却至室温后得到SiO2-TiO2超亲水功能膜，所制备的超亲水功能膜表面粗糙，功能膜表面接触角较小，可达到5°以下，其超亲水性不仅限于紫外光，在可见光作用即可响应，且超亲水性质在无可见光照射下可长时间保持，可被广泛应用于自清洁、防污抗氧化、防雾杀菌等领域。
作为优选，钛酸酯类溶胶前驱体与络合剂的重量比为1:0.4-0.6，钛酸酯类溶胶前驱体与非金属掺杂剂的重量比为1:0.14-0.6，钛酸酯类溶胶前驱体与去离子水的重量比为1:2-4。
作为优选，钛酸酯类溶胶为钛酸四丁酯或钛酸乙酯或钛酸异丙酯。
作为优选，络合剂为乙酰丙酮溶液，其中含有0.02-0.05mM的二氢奎宁乙酸酯，乙酰丙酮中与羰基相连的碳原子上的氢具有很高的活性，二氢奎宁乙酸酯的加入可促进它转移到羰基中与氧原子结合形成烯醇，这种重排氢极易被其他原子取代，可提高乙酰丙酮中的烯醇基与钛酸酯类前驱体络合的能力，使得钛酸酯类前驱体中的烷氧基被水中的OH-取代的水解反应变慢，间接阻止了Ti(OH)4沉淀的直接生成，提高TiO2溶胶稳定性的同时使得前驱体得到了有效利用，进而降低了功能膜的生产成本，除此之外，二氢奎宁乙酸酯与乙酰丙酮发挥协同作用，在一定程度上加快乙酰丙酮与钛酸酯类前驱体络合产物的水解和缩聚速度，进而降低溶液中低聚物相的极性，使得其与溶剂相更容易分离，有利于增强TiO2溶胶成膜后微观结构的粗糙度，大大提高功能膜的亲水性能。
作为优选，醇溶液的添加量为钛酸酯类溶胶重量的15-20倍。
作为优选，非金属掺杂剂为重量配比为1:1.2-1.5的含氮试剂和含氟试剂的共混物，所述含氮试剂为三乙胺或氨水，含氟试剂为三氟丙基硅烷或十七氟葵基甲基硅氧烷或九氟己基硅氧烷。N、F的掺杂使TiO2的价带中产生了新的能级，这样价带的电子可以先跃迁到杂质能级，再由杂质能级跃迁到导带，减小电子跃迁所需的能量，导致TiO2溶胶产生红移现象，使得其在可见光中就能诱导产生亲水性，同时非金属掺杂改性TiO2，还可增强TiO2溶胶的亲水性，这是由于当非金属离子取代了TiO2中的O2-时会产生一个额外的正电荷，出现电荷不平衡现象，额外的一个正电荷会捕获光诱导产生的电子，从而使光诱导产生的空穴与薄膜表面吸附的H2O作用的几率增大，紧接着光诱导产生的空穴与H2O反应，生成亲水基团羟基，从而增加TiO2溶胶的亲水性。
作为优选，正硅酸乙酯和KH560溶液的重量比为1:20-25。
作为优选，无水乙醇的添加量为正硅酸乙酯重量的10-15倍，去离子水的添加量为正硅酸乙酯重量的5-7倍。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1）本发明制备方法简单可行，高效环保，成本低，添加络合剂制备的TiO2溶胶稳定性好，低聚物相与溶剂相分离明显，成膜后表面粗糙度高，且通过非金属掺杂使TiO2溶胶的超亲水性不仅限于紫外光，靠可见光作用即可诱发响应；2）本发明所制备的超亲水功能膜接触角小，亲水性强，其中含有的SiO2会造成表面酸性，诱导水分吸附，这些吸附水可以稳定TiO2表面的Ti3+-OH结构，使功能膜表面能够长时间维持超亲水性，使其具有广阔地发展应用空间，可被广泛应用于自清洁、防污抗氧化、防雾杀菌等领域。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明方案作进一步说明：
实施例1：
一种超亲水功能膜的制备方法，包括改性TiO2溶胶的制备、SiO2-TiO2溶胶的制备及超亲水功能膜的制备，具体包括以下步骤：
1）改性TiO2溶胶的制备：在室温下，将钛酸四丁酯前驱体、络合剂及2/3体积的所需醇溶液混合并搅拌30min，得到淡黄色溶液A，然后将1/3体积的所需醇溶液、去离子水和非金属掺杂剂充分混合，超声分散得到溶液B，将溶液B缓慢滴加到淡黄色溶液A中，滴加完以后继续搅拌120min得到淡黄色均匀透明的溶胶，最后室温下密封避光陈化24h，得到改性TiO2溶胶，所制备的TiO2溶胶稳定性好，低聚物相与溶剂相分离明显，成膜后微观表面粗糙度高，且通过非金属掺杂剂改性的TiO2溶胶的超亲水性不仅限于紫外光，靠可见光作用即可诱发响应，因此具有广阔地发展应用空间；
2）SiO2-TiO2溶胶的制备：将浓度为4%的KH560溶液与所需无水乙醇混合均匀，然后快速加入正硅酸乙酯和去离子水搅拌，并使用预先配制的37%盐酸溶液调节溶液pH为4.0-4.5，在50℃恒温水浴继续搅拌，回流操作2h后，密封陈化24h得到SiO2溶胶，最后将制备好的SiO2溶胶缓慢加入到改性TiO2溶胶中，快速搅拌20min后静置，即得到SiO2-TiO2溶胶，所制备的SiO2溶胶粒度分布均匀，将其添加到TiO2溶胶中，可显著提高TiO2成膜后的超亲水性和超亲水性的持续时间，一方面是由于SiO2表面能吸收较多的水形成强稳定性表面羟基基团，另一方面是由于SiO2和TiO2复合的溶胶中电荷不平衡，会造成表面酸性，诱导水分吸附，这些吸附水可以稳定TiO2表面的Ti3+-OH结构，使TiO2成膜后表面能够长时间维持超亲水性；
3）超亲水功能膜的制备：使用涂胶机对SiO2-TiO2溶胶进行镀膜，首先在抵挡速600rpm的速度旋涂20s，紧接着以高档速2800rpm的速度旋涂30s，重复3次以得到厚度合适的薄膜，之后将其放在马弗炉中，以1℃/s的升温速率升温至100℃，保温30min，再以3℃/s的升温速率升温至500℃，保温60min，自然冷却至室温后得到SiO2-TiO2超亲水功能膜，所制备的超亲水功能膜的表面粗糙度高，表面接触角小。可达到5°以下，其超亲水性不仅限于紫外光，在可见光作用即可响应，且超亲水性质在无可见光照射下可长时间保持，可被广泛应用于自清洁、防污抗氧化、防雾杀菌等领域。
上述钛酸酯类溶胶前驱体与络合剂的重量比为1:0.4，钛酸酯类溶胶前驱体与非金属掺杂剂的重量比为1:0.15，钛酸酯类溶胶前驱体与去离子水的重量比为1:2。
上述络合剂为乙酰丙酮溶液，其中含有0.02mM的二氢奎宁乙酸酯，乙酰丙酮中与羰基相连的碳原子上的氢具有很高的活性，二氢奎宁乙酸酯的加入可促进它转移到羰基中与氧原子结合形成烯醇，这种重排氢极易被其他原子取代，可提高乙酰丙酮中的烯醇基与钛酸酯类前驱体络合的能力，使得钛酸酯类前驱体中的烷氧基被水中的OH-取代的水解反应变慢，间接阻止了Ti(OH)4沉淀的直接生成，提高TiO2溶胶稳定性的同时使得前驱体得到了有效利用，进而降低了功能膜的生产成本，除此之外，二氢奎宁乙酸酯与乙酰丙酮发挥协同作用，在一定程度上加快乙酰丙酮与钛酸酯类前驱体络合产物水解和缩聚的反应速度，进而降低溶液中低聚物相的极性，使得其与溶剂相更容易分离，有利于增强TiO2溶胶成膜后微观结构的粗糙度，大大提高功能膜的亲水性能。
上述醇溶液的添加量为钛酸四丁酯重量的20倍。
上述非金属掺杂剂为重量配比为1:1.2的含氮试剂和含氟试剂的共混物，其中含氮试剂为三乙胺，含氟试剂为三氟丙基硅烷。N、F的掺杂使TiO2的价带中产生了新的能级，这样价带的电子可以先跃迁到杂质能级，再由杂质能级跃迁到导带，减小电子跃迁所需的能量，导致TiO2溶胶产生红移现象，使得其在可见光中就能诱导产生亲水性，同时非金属掺杂改性TiO2，还可增强TiO2溶胶的亲水性，这是由于当非金属离子取代了TiO2中的O2-时会产生一个额外的正电荷，出现电荷不平衡现象，额外的一个正电荷会捕获光诱导产生的电子，从而使光诱导产生的空穴与薄膜表面吸附的H2O作用的几率增大，紧接着光诱导产生的空穴与H2O反应，生成亲水基团羟基，从而增加TiO2溶胶的亲水性。
上述正硅酸乙酯和KH560溶液的重量比为1:20。
上述无水乙醇的添加量为正硅酸乙酯重量的10倍，去离子水的添加量为正硅酸乙酯重量的6倍。
实施例2：
一种超亲水功能膜的制备方法，包括改性TiO2溶胶的制备、SiO2-TiO2溶胶的制备及超亲水功能膜的制备，具体包括以下步骤：
1）改性TiO2溶胶的制备：在室温下，将钛酸乙酯前驱体、络合剂及2/3体积的所需醇溶液混合并搅拌30min，得到淡黄色溶液A，然后将1/3体积的所需醇溶液、去离子水和非金属掺杂剂充分混合，超声分散得到溶液B，将溶液B缓慢滴加到淡黄色溶液A中，滴加完以后继续搅拌120min得到淡黄色均匀透明的溶胶，最后室温下密封避光陈化24h，得到改性TiO2溶胶；
2）SiO2-TiO2溶胶的制备：将浓度为6%的KH560溶液与所需无水乙醇混合均匀，然后快速加入正硅酸乙酯和去离子水搅拌，并使用预先配制的38%盐酸溶液调节溶液pH为4.0-4.5，在60℃恒温水浴继续搅拌，回流操作2h后，密封陈化24h得到SiO2溶胶，最后将制备好的SiO2溶胶缓慢加入到改性TiO2溶胶中，快速搅拌30min后静置，即得到SiO2-TiO2溶胶；
3）超亲水功能膜的制备：使用涂胶机对SiO2-TiO2溶胶进行镀膜，首先在抵挡速800rpm的速度旋涂20s，紧接着以高档速2800rpm的速度旋涂30s，重复4次以得到厚度合适的薄膜，之后将其放在马弗炉中，以1℃/s的升温速率升温至105℃，保温45min，再以4℃/s的升温速率升温至500℃，保温60min，自然冷却至室温后得到SiO2-TiO2超亲水功能膜。
上述钛酸酯类溶胶前驱体与络合剂的重量比为1:0.6，钛酸酯类溶胶前驱体与非金属掺杂剂的重量比为1:0.35，钛酸酯类溶胶前驱体与去离子水的重量比为1:3。
上述络合剂为含有0.03mM二氢奎宁乙酸酯的乙酰丙酮溶液。
上述醇溶液的添加量为钛酸乙酯重量的15倍。
上述非金属掺杂剂为重量配比为1:1.3的含氮试剂和含氟试剂的共混物，其中含氮试剂为三乙胺，含氟试剂为十七氟葵基甲基硅氧烷。
上述正硅酸乙酯和KH560溶液的重量比为1:25。
上述无水乙醇的添加量为正硅酸乙酯重量的-15倍，去离子水的添加量为正硅酸乙酯重量的5倍。
实施例3：
一种超亲水功能膜的制备方法，包括改性TiO2溶胶的制备、SiO2-TiO2溶胶的制备及超亲水功能膜的制备，具体包括以下步骤：
1）改性TiO2溶胶的制备：在室温下，将钛酸四丁酯前驱体、络合剂及2/3体积的所需醇溶液混合并搅拌40min，得到淡黄色溶液A，然后将1/3体积的所需醇溶液、去离子水和非金属掺杂剂充分混合，超声分散得到溶液B，将溶液B缓慢滴加到淡黄色溶液A中，滴加完以后继续搅拌120min得到淡黄色均匀透明的溶胶，最后室温下密封避光陈化24h，得到改性TiO2溶胶；
2）SiO2-TiO2溶胶的制备：将浓度为6%的KH560溶液与所需无水乙醇混合均匀，然后快速加入正硅酸乙酯和去离子水搅拌并使用预先配制的37%盐酸溶液调节溶液pH为4.0-4.5，在65℃恒温水浴继续搅拌，回流操作2h后，密封陈化24h得到SiO2溶胶，最后将制备好的SiO2溶胶缓慢加入到改性TiO2溶胶中，快速搅拌30min后静置，即得到SiO2-TiO2溶胶；
3）超亲水功能膜的制备：使用涂胶机对SiO2-TiO2溶胶进行镀膜，首先在抵挡速600rpm的速度旋涂25s，紧接着以高档速2800rpm的速度旋涂30s，重复3次以得到厚度合适的薄膜，之后将其放在马弗炉中，以2℃/s的升温速率升温至100℃，保温30min，再以3℃/s的升温速率升温至500℃，保温60min，自然冷却至室温后得到SiO2-TiO2超亲水功能膜。
上述钛酸酯类溶胶前驱体与络合剂的重量比为1:0.5，钛酸酯类溶胶前驱体与非金属掺杂剂的重量比为1:0.5，钛酸酯类溶胶前驱体与去离子水的重量比为1:2。
上述络合剂为含有0.03mM二氢奎宁乙酸酯的乙酰丙酮溶液。
上述醇溶液的添加量为钛酸四丁酯重量的16倍。
上述非金属掺杂剂为重量配比为1:1.4的含氮试剂和含氟试剂的共混物，其中含氮试剂为三乙胺，含氟试剂为三氟丙基硅烷。
上述正硅酸乙酯和KH560溶液的重量比为1:20。
上述无水乙醇的添加量为正硅酸乙酯重量的12倍，去离子水的添加量为正硅酸乙酯重量的6倍。
实施例4
一种超亲水功能膜的制备方法，包括改性TiO2溶胶的制备、SiO2-TiO2溶胶的制备及超亲水功能膜的制备，具体包括以下步骤：
1）改性TiO2溶胶的制备：在室温下，将钛酸四丁酯前驱体、络合剂及2/3体积的所需醇溶液混合并搅拌30min，得到淡黄色溶液A，然后将1/3体积的所需醇溶液、去离子水和非金属掺杂剂充分混合，超声分散得到溶液B，将溶液B缓慢滴加到淡黄色溶液A中，滴加完以后继续搅拌120min得到淡黄色均匀透明的溶胶，最后室温下密封避光陈化24h，得到改性TiO2溶胶；
2）SiO2-TiO2溶胶的制备：将浓度为6%的KH560溶液与所需无水乙醇混合均匀，然后快速加入正硅酸乙酯和去离子水搅拌，并使用预先配制的37%盐酸溶液调节溶液pH为4.0-4.5，在60℃恒温水浴继续搅拌，回流操作2h后，密封陈化24h得到SiO2溶胶，最后将制备好的SiO2溶胶缓慢加入到改性TiO2溶胶中，快速搅拌30min后静置，即得到SiO2-TiO2溶胶；
3）超亲水功能膜的制备：使用涂胶机对SiO2-TiO2溶胶进行镀膜，首先在抵挡速800rpm的速度旋涂25s，紧接着以高档速2800rpm的速度旋涂30s，重复3次以得到厚度合适的薄膜，之后将其放在马弗炉中，以1℃/s的升温速率升温至100℃，保温30min，再以3℃/s的升温速率升温至500℃，保温70min，自然冷却至室温后得到SiO2-TiO2超亲水功能膜。
上述钛酸酯类溶胶前驱体与络合剂的重量比为1:0.4，钛酸酯类溶胶前驱体与非金属掺杂剂的重量比为1:0.45，钛酸酯类溶胶前驱体与去离子水的重量比为1:3。
上述络合剂为含有0.04mM二氢奎宁乙酸酯的乙酰丙酮溶液。
上述醇溶液的添加量为钛酸酯类溶胶重量的15倍。
上述非金属掺杂剂为重量配比为1:1.5的含氮试剂和含氟试剂的共混物，其中含氮试剂为三乙胺，含氟试剂为三氟丙基硅烷。
上述正硅酸乙酯和KH560溶液的重量比为1: 25。
上述KH560溶液中含有0.03-0.06mM天冬氨酸，所述天冬氨酸中含有0.015-0.03%的L-天冬氨酸，该天冬氨酸及其中L-天冬氨酸的特殊含量可促进KH560的水解速率，短时间内可产生更多的硅醇键，有利于与TEOS水解生成的无机SiO2网络结构表面的氢键脱水缩合形成硅氧烷或聚硅氧烷，在SiO2表面形成有机柔性层，大大提高对SiO2的改性效率，通过增加空间位阻效应，使得SiO2溶胶粒度分布均匀，提高了SiO2溶胶的稳定性，可有效延长TiO2功能膜在无可见光照射下超亲水性的保持时间。
上述无水乙醇的添加量为正硅酸乙酯重量的10倍，去离子水的添加量为正硅酸乙酯重量的7倍。
对照组：
本对照组与实施例1相比，络合剂为不添加二氢奎宁乙酸酯的乙酰丙酮溶液，其他步骤均相同。
实施例5：
表面润湿性测试：表面润湿性是材料表面的一种特殊性质，主要采用接触角来表征，当θ<5°甚至达到0°时，材料表现为超亲水性。本实施例采用表面接触角测试仪对实施例1、实施例2、实施例3、实施例4及对照组所制备的功能膜的表面接触角进行测试，为保证测试结果的准确性，测量不同的五个点，并取平均值作为功能膜的最终接触角结果，具体测试结果如表1。
表1功能膜表面接触角测试结果表
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对照组 | |
| 接触角（°） | 1.4 | 0.9 | 1.1 | 0 | 13.3 |
由表1可知，与对照组相比，本发明实施例制备超亲水功能膜的表面接触角均小于5°，其中实施例4所制备的超亲水功能膜的表面接触角可达0°，由此可见，本发明制备的功能膜的超亲水性能强，具有较高的应用价值。
本发明操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超亲水功能膜的制备方法，包括改性TiO2溶胶的制备、SiO2-TiO2溶胶的制备及超亲水功能膜的制备，其特征在于：所述改性TiO2溶胶的制备方法为：以钛酸酯类溶胶作为前驱体、乙酰丙酮溶液作为络合剂、醇溶液作为溶剂、非金属掺杂剂作为改性剂来制备改性TiO2溶胶，所述乙酰丙酮溶液中含有二氢奎宁乙酸酯。
2.根据权利要求1所述的一种超亲水功能膜的制备方法，其特征在于：所述乙酰丙酮溶液中含有0.02-0.05mM的二氢奎宁乙酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种超亲水功能膜的制备方法，其特征在于：所述钛酸酯类溶胶前驱体与络合剂的重量比为1:0.4-0.6，钛酸酯类溶胶前驱体与非金属掺杂剂的重量比为1:0.14-0.6，钛酸酯类溶胶前驱体与去离子水的重量比为1:2-4。
4.根据权利要求1所述的一种超亲水功能膜的制备方法，其特征在于：所述钛酸酯类溶胶选自钛酸四丁酯、钛酸乙酯和钛酸异丙酯。
5.根据权利要求1所述的一种超亲水功能膜的制备方法，其特征在于：所述醇溶液的添加量为钛酸酯类溶胶重量的15-20倍。
6.根据权利要求1所述的一种超亲水功能膜的制备方法，其特征在于：所述非金属掺杂剂为重量配比为1:1.2-1.5的含氮试剂和含氟试剂的共混物，所述含氮试剂为三乙胺或氨水，含氟试剂为三氟丙基硅烷或十七氟葵基甲基硅氧烷或九氟己基硅氧烷。
7.根据权利要求1所述的一种超亲水功能膜的制备方法，其特征在于：所述SiO2-TiO2溶胶的制备步骤为：将浓度为4-6%的KH560溶液与无水乙醇混合均匀后加入正硅酸乙酯和去离子水，调节pH为4.0-4.5，在50-65℃下回流2-3h，密封陈化得到SiO2溶胶，再将制备好的SiO2溶胶缓慢加入到改性TiO2溶胶中，快速搅拌后静置，即得到SiO2-TiO2溶胶。
8.根据权利要求7所述的一种超亲水功能膜的制备方法，其特征在于：所述正硅酸乙酯和KH560溶液的重量比为1:20-25。
9.根据权利要求7所述的一种超亲水功能膜的制备方法，其特征在于：所述无水乙醇的添加量为正硅酸乙酯重量的10-15倍，去离子水的添加量为正硅酸乙酯重量的5-7倍。
10.根据权利要求1所述的一种超亲水功能膜的制备方法，其特征在于：所述超亲水功能膜的制备步骤为：使用涂胶机进行镀膜，首先在抵挡速600-800rpm的速度旋涂20-25s，紧接着以高档速2800-3000rpm的速度旋涂30-36s，重复3-4次，之后将其以1-2℃/s的升温速率升温至100-105℃，保温30-45min，再以3-4℃/s的升温速率升温至500-510℃，保温60-80min，自然冷却至室温后得到SiO2-TiO2超亲水功能膜。
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