CN109777243A - 一种氧化锌复合光催化涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氧化锌复合光催化涂料的制备方法，采用在涂料中增添氧化锌复合改性材料以提供光催化功能，通过水热法向氧化锌中引入碳纳米管进行改性，二者耦合后碳纳米管良好的电子迁移能力能够使一部分已跃迁至导带的电子被快速转移到碳纳米管表面，从而降低了光生电子与空穴的复合概率，同时碳纳米管提高了复合材料的比表面积，这使得复合材料能更有效地吸附有机分子，使光生载流子快速地与吸附在表面的分子发生作用，从而获得更加优良的光催化活性，在此基础上通过苯乙烯等的使用制备丙烯酸乳液，其相容性好、分散性高的特点有利于各填料组份均匀分布，同时改善组份间的界面结合，令涂料整体强度更为优良，从而达到理想的使用效果。

Description

一种氧化锌复合光催化涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及涂料材料技术领域，尤其涉及一种氧化锌复合光催化涂料的制备方法。

背景技术

随着现代科学技术的发展，城市建筑数量的增加，令建筑涂料的需求日益扩大，涂料具有遮盖建筑物表面各种缺陷的涂饰作用，还能阻止或延缓空气中的氧气、水分、紫外线及其他有害物质对建筑物的破坏，从而延长建筑物的使用寿命。在此背景下，功能性建筑涂料的需求也大量增加，其中具有光催化功能的涂料逐渐被开发。

光催化涂料通过使光催化剂负载在基材表面上，对基材赋予利用光能降解氮氧化物、硫化物等有害物质的功能。此外，光照射时变成亲水性的层表面，还具有通过降雨冲洗附着污物从而达到自清洁功能。在室内使用时可赋予VOC分解、抗菌、防霉等功能，因此逐渐受到人们重视。

氧化锌是一种重要的宽禁带半导体光催化材料，其在室温下的禁带宽度可以达到3.37eV，且具有高达60meV的束缚激子结合能，因此在光电转换、光电传感器、发光材料以及光催化剂等领域得到广泛应用。氧化锌作为光催化材料具有活性高、成本低廉、无污染等优点。然而，在实际应用中，氧化锌仍然存在以下不足：首先，其宽的带隙导致光能利用率低，对太阳光的吸收局限于紫外区；其次，在光催化过程中，空穴与光生电子易快速复合，导致光生电子-空穴对的产率低，影响了氧化锌的光催化活性。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种氧化锌复合光催化涂料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种氧化锌复合光催化涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将苯乙烯、丙烯酸聚硅氧烷酯、甲基丙烯酸丁酯按质量比4：1：5混合搅拌至完全溶解，得复配液备用，再取苯乙烯、十二烷基硫酸钠、水按质量比（12-14）：（7-10）：（20-25）混合搅拌10-15分钟，再向其中加入过硫酸铵调节pH至8-9，完成后向其中加入等质量复配液，升温至80-90℃反应2-4小时，得到丙烯酸乳液备用；

（2）将醋酸锌与水按固液比（0.8-1）：5g/mL混合搅拌至充分溶解，再向其中加入碳纳米管，超声分散处理得到A液，再将十六烷基三甲基溴化铵溶于100-120倍质量水中，搅匀得到B液，将A液与B液按体积比（2-3）：（5-6）混合搅拌得到混合液备用；

（3）向上述混合液中逐步加入氨水至pH为8-9，再加热至150-180℃，反应12-24小时，冷却至室温后洗涤沉淀，过滤烘干，再转移至焙烧炉中焙烧，得到功能填料备用；

（4）将功能填料、乙二醇乙醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、有机硅消泡剂按质量比（2-4）：1：1.5：1混合后加入到8-10倍质量的水中，以500-600转/分钟均匀分散5-10分钟，之后砂磨得到砂磨浆备用；

（5）将砂磨浆加入到3-5倍体积的丙烯酸乳液中，以300-400转/分钟均匀分散1-2小时，即得本发明涂料。

优选的，所述步骤1中苯乙烯、十二烷基硫酸钠、水的质量比为13：7：20。

所述步骤1中过硫酸铵的加入量为溶液质量的0.5-1.0%。

所述步骤2中碳纳米管的加入量为醋酸锌质量的0.05-0.35%。

所述步骤2中超声处理的条件为28-32kHz下处理30-60分钟。

所述步骤3中焙烧温度控制为550-650℃，时间为4-6小时。

所述步骤3中焙烧时选用惰性气体作为气体氛围。

所述步骤4中砂磨至物料细度低于50μm即可。

本发明的优点是：

本发明采用在涂料中增添氧化锌复合改性材料以提供光催化功能，通过水热法向氧化锌中引入碳纳米管进行改性，二者耦合后碳纳米管良好的电子迁移能力能够使一部分已跃迁至导带的电子被快速转移到碳纳米管表面，从而降低了光生电子与空穴的复合概率，同时碳纳米管提高了复合材料的比表面积，这使得复合材料能更有效地吸附有机分子，使光生载流子快速地与吸附在表面的分子发生作用，从而获得更加优良的光催化活性，在此基础上通过苯乙烯等的使用制备丙烯酸乳液，其相容性好、分散性高的特点有利于各填料组份均匀分布，同时改善组份间的界面结合，令涂料整体强度更为优良，从而达到理想的使用效果。

具体实施方式

以下结合具体的实例对本发明的技术方案做进一步说明：

一种氧化锌复合光催化涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将苯乙烯、丙烯酸聚硅氧烷酯、甲基丙烯酸丁酯按质量比4：1：5混合搅拌至完全溶解，得复配液备用，再取苯乙烯、十二烷基硫酸钠、水按质量比13：7：20混合搅拌12分钟，再向其中加入溶液质量0.8%的过硫酸铵调节pH至8.5，完成后向其中加入等质量复配液，升温至85℃反应3小时，得到丙烯酸乳液备用；

（2）将醋酸锌与水按固液比1：5g/mL混合搅拌至充分溶解，再向其中加入醋酸锌质量0.15%的碳纳米管，30kHz下超声分散45分钟得到A液，再将十六烷基三甲基溴化铵溶于100倍质量水中，搅匀得到B液，将A液与B液按体积比2：5混合搅拌得到混合液备用；

（3）向上述混合液中逐步加入氨水至pH为8.5，再加热至160℃，反应18小时，冷却至室温后洗涤沉淀，过滤烘干，再转移至焙烧炉中焙烧，温度控制为600℃，时间为5小时，焙烧时选用惰性气体作为气体氛围，得到功能填料备用；

（4）将功能填料、乙二醇乙醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、有机硅消泡剂按质量比3：1：1.5：1混合后加入到10倍质量的水中，以550转/分钟均匀分散8分钟，之后砂磨至物料细度低于50μm得到砂磨浆备用；

（5）将砂磨浆加入到4倍体积的丙烯酸乳液中，以350转/分钟均匀分散1.5小时，即得本发明涂料。

Claims (8)

1.一种氧化锌复合光催化涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将苯乙烯、丙烯酸聚硅氧烷酯、甲基丙烯酸丁酯按质量比4：1：5混合搅拌至完全溶解，得复配液备用，再取苯乙烯、十二烷基硫酸钠、水按质量比（12-14）：（7-10）：（20-25）混合搅拌10-15分钟，再向其中加入过硫酸铵调节pH至8-9，完成后向其中加入等质量复配液，升温至80-90℃反应2-4小时，得到丙烯酸乳液备用；

（2）将醋酸锌与水按固液比（0.8-1）：5g/mL混合搅拌至充分溶解，再向其中加入碳纳米管，超声分散处理得到A液，再将十六烷基三甲基溴化铵溶于100-120倍质量水中，搅匀得到B液，将A液与B液按体积比（2-3）：（5-6）混合搅拌得到混合液备用；

（3）向上述混合液中逐步加入氨水至pH为8-9，再加热至150-180℃，反应12-24小时，冷却至室温后洗涤沉淀，过滤烘干，再转移至焙烧炉中焙烧，得到功能填料备用；

（4）将功能填料、乙二醇乙醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、有机硅消泡剂按质量比（2-4）：1：1.5：1混合后加入到8-10倍质量的水中，以500-600转/分钟均匀分散5-10分钟，之后砂磨得到砂磨浆备用；

（5）将砂磨浆加入到3-5倍体积的丙烯酸乳液中，以300-400转/分钟均匀分散1-2小时，即得本发明涂料。

2.根据权利要求1所述的氧化锌复合光催化涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中苯乙烯、十二烷基硫酸钠、水的质量比为13：7：20。

3.根据权利要求1所述的氧化锌复合光催化涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中过硫酸铵的加入量为溶液质量的0.5-1.0%。

4.根据权利要求1所述的氧化锌复合光催化涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中碳纳米管的加入量为醋酸锌质量的0.05-0.35%。

5.根据权利要求1所述的氧化锌复合光催化涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中超声处理的条件为28-32kHz下处理30-60分钟。

6.根据权利要求1所述的氧化锌复合光催化涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中焙烧温度控制为550-650℃，时间为4-6小时。

7.根据权利要求1所述的氧化锌复合光催化涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中焙烧时选用惰性气体作为气体氛围。

8.根据权利要求1所述的氧化锌复合光催化涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中砂磨至物料细度低于50μm即可。