CN111185355A

CN111185355A - 光催化材料喷涂方法及光催化负载介质

Info

Publication number: CN111185355A
Application number: CN201911413951.0A
Authority: CN
Inventors: 赵梓俨; 李伟; 赵梓权; 万文超; 刘劲鹏; 李鹏辉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-05-22

Abstract

本发明适用于光催化材料喷涂技术领域，公开了光催化材料喷涂方法及光催化负载介质，其中，光催化材料喷涂方法包括如下步骤：制备光催化材料；将光催化材料喷涂于基材上，得到喷涂中间品；在喷涂中间品的外表面喷涂保护膜原料以形成用于保护光催化材料的透明表面保护膜。本发明先将光催化材料喷涂于基材上，再喷涂保护膜原料以形成用于保护光催化材料的透明表面保护膜，这样，可使得喷涂后的光催化材料附着力较强，不易脱落；且其制备工艺简单，操作方便，喷涂时间短，适于在清洁能源领域和环境净化领域中大规模应用。

Description

光催化材料喷涂方法及光催化负载介质

技术领域

本发明涉及光催化材料喷涂技术领域，尤其涉及光催化材料喷涂方法以及采用光催化材料喷涂方法制成的光催化负载介质。

背景技术

光催化材料具有良好的空气净化和抗菌效果，越来越多地被应用于各种环保场合。然而，现有技术中，光催化材料的形态比较单一，主要以粉末状态存在，无法很好的在实际场景中使用，不能充分发挥光催化的特点，而且涉及的粉末应用的技术工艺比较复杂，实现成本较高，不容易在清洁能源领域和环境净化领域中大规模应用。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种光催化材料喷涂方法，其旨在解决现有光催化粉末材料无法很好的在实际场景中使用的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供的方案是：一种光催化材料喷涂方法，包括如下步骤：

制备光催化材料；

将所述光催化材料喷涂于基材上，得到喷涂中间品；

在所述喷涂中间品的外表面喷涂保护膜原料以形成用于保护所述光催化材料的透明表面保护膜。

进一步地，所述透明表面保护膜的材料为聚氨酯或者聚四氟乙烯或者聚硅氧烷或者二氧化硅或者氧化铝；且/或，

所述透明表面保护膜的厚度小于或等于50微米。

进一步地，在形成所述透明表面保护膜之后还包括步骤：对所述透明表面保护膜进行烘干固化。

进一步地，所述基材为金属基材或者木制基材或者水泥墙体或者植物或者陶瓷基材或者塑料基材或者膜体基材或者涂料基材或者纤维布或者纸类基材。

进一步地，所述基材为金属基材或者木制基材或者水泥墙体或者植物或者陶瓷基材或者膜体基材；

在喷涂所述光催化原料之前还包括步骤：在所述基材上喷涂用于保护所述基材和粘结所述光催化原料的基材保护材料以形成基材保护层。

进一步地，所述基材保护材料为硅溶胶、铝溶胶、二氧化钛溶胶、白炭黑中的一种。

进一步地，所述光催化材料通过雾化喷涂装置喷涂于所述基材上，所述雾化喷涂装置的工作参数为：喷涂距离为100mm～280mm，喷涂厚度为0.1mm～5mm，喷涂电压为50Kv～110Kv，雾化压力为0.2mPa～1mPa。

进一步地，所述光催化材料包括光催化粉末原料、溶剂和助剂，所述助剂包括粘结剂、固化剂、颜料、填料、水性树脂中的至少一种。

进一步地，所述光催化材料中，所述光催化粉末原料的质量分数为10％～25％，所述粘结剂的质量分数为2％～3.5％，所述固化剂的质量分数为2.5％～5％，所述颜料的质量分数为0％～0.5％，所述填料的质量分数为25％～35％，所述水性树脂的质量分数为30％～35％，其余为溶剂。

进一步地，所述光催化材料中，所述光催化粉末原料的质量分数为15％，所述粘结剂的质量分数为2.5％，所述固化剂的质量分数为2％，所述填料的质量分数为30％，所述水性树脂的质量分数为30％，其余为溶剂；或者，

所述光催化材料中，所述光催化粉末原料的质量分数为10％，所述粘结剂的质量分数为2.5％，所述固化剂的质量分数为4％，所述填料的质量分数为35％，所述水性树脂的质量分数为30％，其余为溶剂；或者，

所述光催化材料中，所述光催化粉末原料的质量分数为20％，所述粘结剂的质量分数为3.5％，所述固化剂的质量分数为3％，所述填料的质量分数为30％，所述水性树脂的质量分数为35％，其余为溶剂；或者，

所述光催化材料中，所述光催化粉末原料的质量分数为18％，所述粘结剂的质量分数为3％，所述固化剂的质量分数为2.5％，所述填料的质量分数为25％，所述水性树脂的质量分数为30％，其余为溶剂；或者，

所述光催化材料中，所述光催化粉末原料的质量分数为15％，所述粘结剂的质量分数为2％，所述固化剂的质量分数为2.5％，所述颜料的质量分数为0.5％，所述填料的质量分数为30％，所述水性树脂的质量分数为35％，其余为溶剂；或者，

所述光催化材料中，所述光催化粉末原料的质量分数为25％，所述粘结剂的质量分数为3.5％，所述固化剂的质量分数为5％，所述填料的质量分数为25％，所述水性树脂的质量分数为30％，其余为溶剂。

进一步地，所述光催化粉末原料包括纳米非金属光催化材料、纳米非金属光催化材料的改性材料、碱金属掺杂非金属光催化材料、碱土金属掺杂非金属光催化材料、纳米铋系氧化物中的至少一种；且/或，

所述溶剂为水；且/或，

所述粘结剂为聚乙烯醇类水性粘结剂、丙烯酸类水性粘结剂、聚氨酯类水性粘结剂、环氧水性粘结剂、有机硅类水性粘结剂、铝盐防水剂、纳米硅防水粘结剂、丙纶防水粘结剂、乳液型防水粘结剂、脂肪酸防水剂中的至少一种；且/或，

所述填料为碳酸钙；且/或，

所述水性树脂为丙烯酸共聚物、水性硅丙乳液、水性苯丙乳液、聚氨酯乳液、改环氧树脂、氨基树脂中的至少一种。

进一步地，所述光催化材料的固含量为45％～80％。

进一步地，所述光催化材料喷涂于基材上时，所述光催化材料完全嵌于所述基材内或者部分嵌于所述基材上或者层叠覆盖于所述基材的外表面上。

本发明的第二个目的在于提供一种光催化负载介质，包括基材、负载于所述基材上并与所述基材形成喷涂中间品的光催化材料和覆盖于所述喷涂中间品上的透明表面保护膜，所述光催化负载介质采用上述的光催化材料喷涂方法制成。

本发明提供的光催化材料喷涂方法及光催化负载介质，先将光催化材料喷涂于基材上，再喷涂保护膜原料以形成用于保护光催化材料的透明表面保护膜，这样，可使得喷涂后的光催化材料附着力较强，不易脱落；且其制备工艺简单，操作方便，喷涂时间短，适于在清洁能源领域和环境净化领域中大规模应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的由基材、光催化层、透明表面保护膜及基材保护层构成的光催化负载介质的分解示意图；

图2是本发明实施例提供的由基材、光催化层及透明表面保护膜构成的光催化负载介质的分解示意图；

图3是本发明实施例提供的光催化材料嵌入基材的剖面图；

图4是本发明实施例提供的光催化材料半嵌入基材的剖面图；

图5是本发明实施例提供的光催化材料表面覆盖基材的剖面图。

图中：100、基材；200、光催化层；300、透明表面保护膜；400、基材保护层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中揭露的数值是近似值，而并非确定值。在误差或者实验条件允许的情况下，可以包括在误差范围内的所有值而不限于本发明实施例中公开的具体数值。

本发明实施例中揭露的数值范围用于表示在混合物中组分的相对量以及其他方法实施例中列举的温度或者其他参数的范围。该数值范围内的一个或者多个数值点在适当的条件下取得。

如图1-5所示，本发明实施例提供的光催化材料喷涂方法，其包括如下步骤：

制备光催化材料；

将所述光催化材料喷涂于基材100上，得到喷涂中间品；

在所述喷涂中间品的外表面喷涂保护膜原料以形成用于保护所述光催化材料的透明表面保护膜300。

本发明实施例中，先将光催化材料喷涂于基材100上，再喷涂保护膜原料以形成用于保护光催化材料的透明表面保护膜300，这样，可使得喷涂后的光催化材料附着力较强，不易脱落。且其制备工艺简单，操作方便，喷涂时间短，适于在清洁能源领域和环境净化领域中大规模应用。

具体地，光催化材料喷涂于基材100上可形成光催化层200。透明表面保护膜300是一层超薄的膜，其主要用于保护光催化材料，由于其是透明的、且厚度很薄，所以，其不会影响光线的透光和光催化材料的性能；同时因为透明表面保护膜300的防氧化、防老化、耐腐蚀、耐高温、防水防油等优异特性，故，其也有利于对基材100的保护，延长喷涂后产品的使用时长，并且保持产品表面的洁净。

优选地，透明表面保护膜300的厚度为微米级以下。作为本实施例的一较佳实施方案，透明表面保护膜300的厚度小于或等于50微米，其在起到保护光催化材料作用的前提下，又几乎不会影响光线的透光和光催化材料的性能，综合效果较好。

优选地，透明表面保护膜300的材料为聚氨酯等树脂类材料，或者聚四氟乙烯等氟素类材料，或者聚硅氧烷等玻璃纤维素材料，或者二氧化硅、氧化铝等无机纳米类材料。采用这些材料，都可使得透明表面保护膜300具有较好的透明、防氧化、防老化、耐腐蚀、耐高温、防水防油等优异特性。透明表面保护膜300优选采用保护膜原料雾化喷涂形成。

优选地，在形成所述透明表面保护膜300之后还包括步骤：对所述透明表面保护膜300进行烘干固化。该步骤的设置，可以在较短时间内固化透明表面保护膜300。

具体地，基材100可以为硬质基材也可以为软质基材，其中硬质基材可以为金属基材或者木制基材或者水泥墙体或者植物或者陶瓷基材或者塑料基材，软质基材可为塑料基材或者膜体基材或者涂料基材或者纤维布或者纸类基材。

优选地，本发明实施例提供的光催化材料喷涂方法，在制备光催化材料步骤之前，还包括步骤：判断基材100对于基材保护层400的需求。具体应用中，根据不同的基材100表面，需要做出对于基材保护层400的需求判断。判断的依据主要是根据基材100的材料特性，硬质基材需要基材保护层400，这样，既保护基材100又保护光催化材料，软质基材需要依据具体情况判断对于基材保护层400的需求，例如：膜体基材100在制备冷却过程中，可在表面喷涂基材保护层400，再喷涂光催化材料；成型的塑料材质和纸类材料其表面不适合喷涂基材保护层400，因为会影响产品的使用。

具体地，当判断基材100对于基材保护层400有需求时，例如当基材100为金属基材或者木制基材或者水泥墙体或者植物或者陶瓷基材或者膜体基材时，在喷涂所述光催化原料之前还包括步骤：在所述基材100上喷涂用于保护所述基材100和粘结所述光催化原料的基材保护材料以形成基材保护层400。

优选地，所述基材保护材料为硅溶胶、铝溶胶、二氧化钛溶胶、白炭黑中的一种。

优选地，所述光催化材料包括光催化粉末原料、溶剂和助剂，所述助剂包括粘结剂、固化剂、颜料、填料、水性树脂中的至少一种。

优选地，所述光催化粉末原料包括纳米非金属光催化材料、纳米非金属光催化材料的改性材料、碱金属掺杂非金属光催化材料、碱土金属掺杂非金属光催化材料、纳米铋系氧化物中的至少一种。所述纳米非金属光催化材料包括g-C₃N₄和氮化硼中的至少一种。所述纳米非金属光催化材料的改性材料包括非金属掺杂g-C₃N₄的光催化材料，其具体可包括碳掺杂g-C₃N₄、氮掺杂g-C₃N₄、石墨烯掺杂g-C₃N₄和SiO₂掺杂g-C₃N₄中的至少一种。

优选地，所述溶剂为水。

优选地，所述粘结剂为聚乙烯醇类水性粘结剂、丙烯酸类水性粘结剂、聚氨酯类水性粘结剂、环氧水性粘结剂、有机硅类水性粘结剂、铝盐防水剂、纳米硅防水粘结剂、丙纶防水粘结剂、乳液型防水粘结剂、脂肪酸防水剂中的至少一种。

优选地，所述填料为碳酸钙。

优选地，所述水性树脂为丙烯酸共聚物、水性硅丙乳液、水性苯丙乳液、聚氨酯乳液、改环氧树脂、氨基树脂中的至少一种。

优选地，所述光催化材料的固含量为45％～80％。

优选地，所述光催化材料喷涂于基材100上时，所述光催化材料完全嵌于所述基材100内或者部分嵌于所述基材100上或者层叠覆盖于所述基材100的外表面上。

优选地，所述光催化材料通过雾化喷涂装置喷涂于所述基材100上，所述雾化喷涂装置的工作参数为：喷涂距离为100mm～280mm，喷涂厚度为0.1mm～5mm，喷涂电压为50Kv～110Kv，雾化压力为0.2mPa～1mPa。

在一些实施例中，可以适当调整喷涂的方式和工艺参数，喷涂方式包括分层喷涂、一次性喷涂、热喷涂和冷喷涂；喷涂的工作参数包括喷涂距离、喷涂厚度、喷涂电压、雾化压力等，其中，喷涂距离为100mm～280mm，喷涂厚度为0.1mm～5mm，喷涂电压为50Kv～110Kv，雾化压力为0.2mPa～1mPa。喷嘴类型可为喷嘴尺寸、喷嘴尺寸、雾化喷嘴、快拆喷嘴、可调球形喷嘴、大流量喷雾喷嘴、空气雾化喷嘴、金属喷嘴，喷嘴尺寸可为1/4、3/8、1/2、3/4、1寸，以使得喷涂可以达到最佳效果。

依据喷枪压力、颗粒尺寸和基材100材质形成三种形态，可形成嵌入、半嵌入和表面负载。其中，光催化材料嵌入基材，可与基材100混合形成具有抗菌和空气净化的薄膜；光催化材料半嵌入基材，可提高固定效果，增强薄膜的抗菌和空气净化能力；光催化材料喷涂在基材100表面，不仅发挥材料的抗菌和空气净化性能，而且扩展了材料的负载基材的应用范围。

具体所需要的喷涂方式和工艺参数可以根据实际情况而确定或者进行调整。

优选地，光催化材料喷涂方法还包括后处理步骤：对喷涂原料进行回收。原料回收主要是通过粉末回收装置进行回收。

进一步地，本发明实施例还提供了一种光催化负载介质，其包括基材100、负载于所述基材100上并与所述基材100形成喷涂中间品的光催化材料和覆盖于所述喷涂中间品上的透明表面保护膜300，所述光催化负载介质采用上述的光催化材料喷涂方法制成。

本发明实施例光催化负载介质的制备工艺简单，操作方便，喷涂时间短，其技术工艺可以广泛应用于光催化粉末材料，其能够使光催化材料均匀喷涂在基材100表面，且喷涂后光催化材料的附着力较强，不易脱落，其可以有效克服光催化粉末材料在应用过程中容易发生团聚、无法广泛应用的问题，具有绿色无毒、生产成本低、生产效率高的优点。本实施例的工艺可广泛适用于不同基材100(金属材质、木制材质、水泥墙体、植物保护、陶瓷材料、塑料材质、膜材质、涂料、纤维布、纸类材料等)的表面、不同场景(屋内墙体、建筑外墙、室外道路、地下停车场、收费站等)。

以下提供六个具体实例以详细说明本发明实施例提供的光催化材料喷涂方法。

实施例一：

1)在分离膜制备过程中，将刮涂于平板上且未冷却的分离膜作为基材100，分离膜虽为软质基材，但在制备过程中可以增加基材保护层400加以保护。

2)基材保护材料准备：采用硅溶胶作为基材保护材料，既有保护作用，也有粘结效果，硅溶胶的固含量为40％；

3)光催化材料准备：将光催化材料C₃N₄溶液球磨细化之后加入雾化喷涂装置中，固含量保持在80％，其中，溶液中光催化粉末原料的质量分数为15％，粘结剂的质量分数为2.5％，固化剂的质量分数为2％，填料质量分数为30％，水性树脂质量分数为30％，其余部分为水，粘结剂选自丙烯酸类水性粘结剂，固化剂选自加热固化剂，填料选自碳酸钙，水性树脂选自聚氨酯乳液；球磨转速为5000rpm，球磨1小时。

4)保护膜原料准备：采用无机纳米材料纳米氧化铝和氧化硅(纳米级的材料呈现球形)，加入纳米二氧化硅交联剂和去离子水混合球磨制成，溶液固含量为80％，球磨转速为2000rpm，球磨0.5小时。

5)由于分离膜的冷却速度较快，因此在雾化喷涂光催化材料时，采用一次性喷涂的方式，喷涂距离为150mm，喷涂厚度保持在0.5mm，喷涂电压为60Kv，雾化压力为0.5mPa。

6)在基材100上，利用雾化喷涂装置喷涂基材保护材料；在喷涂形成基材保护层400之后，再雾化喷涂光催化材料；然后再雾化喷涂保护膜原料。

7)喷涂之后的透明表面保护膜300通过烘干之后冷却固化，得到负载光催化材料的膜，形成嵌入或半嵌入式的膜，有效固定光催化材料在基材100上，分散的喷涂材料通过回收装置回收再利用。

8)依据喷枪压力、颗粒尺寸和基材100材质形成两种形态，嵌入、半嵌入负载。其中，对于光催化材料嵌入基材100的方案，与基材100混合形成具有抗菌和空气净化的薄膜，光催化材料位于基材100内，光线可以透过基材100，引发材料的光催化性能，去除附着在基材100表面和周围的细菌和污染物；对于光催化材料半嵌入基材100的方案，可以提高固定效果，光催化材料在基材100的位置是半嵌入，这种方式使得光催化材料的光催化性能可以更好被激发，无需光照穿透基材100表面，在基材100上就可以进行光催化反应，增强薄膜的抗菌和空气净化能力。

10)此类技术流程可用于在高分子制备膜材料、塑料、陶瓷材料等过程中，赋予传统产品抗菌特性和空气净化性能，对病毒、细菌、真菌、藻类和癌症细胞等都有杀菌作用，对于甲醛、VOCs、苯、甲苯、氮氧化物、臭氧、乙烯等气体有良好的去除作用，目前C₃N₄材料针对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌和甲醛、VOCs、苯和氮氧化物等污染物，均获得优异的降解效果。

本实施例采用的喷涂技术制备的光催化材料负载分离膜，可以使得分离膜具有抗菌、空气净化、水体净化和快速分解的效果，赋予普通塑料抗菌特性，延长保鲜膜保鲜时长，减少保鲜剂的使用，保证食物新鲜和食品安全，对于丢弃之后的产品，光催化材料的降解功能减少基材100造成的白色污染，减少对水体、空气和土壤的污染，喷涂技术具有广泛应用的潜力。

实施例二：

1)以预处理的纤维布作为喷涂基材材料，纤维布作为软质基材，无需保护膜进行保护，直接可在表面喷涂光催化材料。

2)光催化材料准备：将光催化材料碳酸氧铋混合溶液球磨细化之后加入雾化喷涂装置，固含量保持在65％，其中，溶液中光催化材料的质量分数为10％，粘结剂质量分数为2.5％，固化剂质量分数为4％，填料质量分数为35％，水性树脂质量分数为30％，其余部分为水，粘结剂选自环氧水性粘结剂，固化剂选自加热固化剂，填料选自碳酸钙，水性树脂选自聚氨酯乳液；以4000rpm球磨，球磨时间1.5小时，得到混合溶液。

3)保护膜原料准备：采用聚硅氧烷和去离子水制作成膜之后形成SiO₂膜，溶液固含量为60％，其余为去离子水。

4)在喷涂光催化材料时，采用两面喷涂的方式，喷涂距离为200mm，喷涂厚度保持在0.8mm，喷涂电压为50Kv，雾化压力为0.5mPa；在喷涂的工艺条件下，喷涂在纤维布表面。

5)喷涂之后的纤维布通过烘干之后冷却，得到负载光催化材料的纤维布。在光催化雾化喷涂后喷涂保护膜原料形成透明表面保护膜300，然后烘干冷却，其中烘干温度为80℃，分散的喷涂材料通过回收装置回收再利用。

6)此类工艺流程可用于适合表面负载的纤维类基材表面。光催化材料喷涂在基材100表面，赋予纤维类材料抗菌和空气净化特性，相对应的纤维纺织品具有抗菌和空气净化功能，不仅发挥光催化材料的抗菌和空气净化性能，而且扩展了光催化材料的负载基材的应用范围。

本实施例采用的喷涂技术制备的光催化材料负载纤维布，可以使得纤维布具有抗菌、空气净化的效果，喷涂技术具有广泛应用的潜力。

实施例三：

1)以经过预处理之后的金属材料泡沫镍为基材100，泡沫镍为硬质基材需要喷涂基材保护材料加以保护，泡沫镍是多孔类材料，因此在喷涂之后需要快速风吹，吹掉堵孔的材料。

2)基材保护材料准备：采用铝溶胶作为基材保护材料，既有保护作用，也有粘结效果，铝溶胶的固含量为40％；

3)光催化材料准备：将光催化材料C₃N₄/SiO₂混合材料溶液球磨细化之后加入雾化喷涂装置，固含量保持在65％，其中，溶液中光催化粉末原料的质量分数为20％，粘结剂质量分数为3.5％，固化剂质量分数为3％，填料质量分数为30％，水性树脂质量分数为35％，其余部分为水，粘结剂选自丙烯酸类水性粘结剂，固化剂选自常温固化剂，填料选自碳酸钙，水性树脂选自丙烯腈水性聚合物；以2000rpm的转速，球磨2小时，得到混合溶液。

4)保护膜原料准备：采用聚四氟乙烯分散液和去离子水混合制备保护膜原料，溶液固含量为60％。

5)在基材100上，利用雾化喷涂装置喷涂基材保护材料，在喷涂形成基材保护层400之后，再雾化喷涂光催化材料；然后再雾化喷涂保护膜原料。

6)在喷涂光催化材料时，采用多次喷涂的方式，喷涂距离为100mm，喷涂厚度保持在0.1mm，喷涂电压为50Kv，雾化压力为0.8mPa；在喷涂的工艺条件下，喷涂在金属基材100表面。

7)喷涂之后的泡沫镍，通过100℃烘箱烘干之后冷却，得到负载光催化材料的泡沫镍，分散的光催化材料通过回收装置，回收再利用。

8)依据喷枪压力、颗粒尺寸和基材100材质形成半嵌入和表面负载。材料半嵌入基材，提高固定效果，增强抗菌和空气净化能力，此类基材100的半嵌入式，是宏观半嵌入式，因为泡沫镍是多孔型材料，因此光催化材料在孔隙间的负载是半嵌入式，泡沫镍厚度较薄，光照能够穿透到达光催化材料，因此半嵌入的光催化材料的性能不受到影响；光催化材料喷涂在基材100表面，光催化材料充分接触空气和氧，光照更为充分，增强空穴电子分离，不仅发挥光催化材料的抗菌和空气净化性能，而且扩展了光催化材料的负载基材的应用范围。

9)此类工艺流程可用于在金属、成型塑料、植物等光催化材料难以嵌入或半嵌入的基材100。

本实施例采用的喷涂技术制备光催化材料负载泡沫镍，SiO₂的加入不仅保护基材100，在基材100表面形成基材保护层400，而且促进了光催化材料的光催化活性，同时为光催化材料提供了保护，防止材料中毒，可以使得基材100具有抗菌、空气净化的效果，这种光催化材料设计能够延长基材100的使用寿命和防止基材100的氧化腐蚀，可以用于抗菌模块、新风系统的净化模块等长时间运行和使用的方向，喷涂技术具有广泛应用的潜力。

实施例四：

1)以装修墙面作为喷涂对象，在进行装修涂料喷涂之后的墙面作为基材100，墙面作为硬质基材，需要在喷涂光催化材料之前喷涂基材保护材料进行保护。

2)基材保护材料准备：采用中性硅溶胶作为基材保护材料，既有保护作用，也有粘结效果，硅溶胶的固含量为50％。

3)光催化材料准备：将光催化材料氮掺杂C₃N₄混合材料溶液球磨细化之后加入雾化喷涂装置，固含量保持在45％，其中溶液中光催化粉末原料的质量分数为18％，粘结剂的质量分数为3％，固化剂的质量分数为2.5％，填料的质量分数为25％，水性树脂的质量分数为30％，其余部分为水，粘结剂选自聚乙烯醇类水性粘结剂，固化剂选自常温固化剂，填料选自碳酸钙，水性树脂选自水性硅丙乳液；以3000rpm球磨，球磨时间1小时，得到混合溶液。

4)保护膜原料准备：采用聚氨酯树脂和去离子水作为保护膜原料，固含量为70％。

6)在喷涂光催化材料时，采用一次性喷涂的方式，喷涂距离为200mm，喷涂厚度保持在0.2mm，喷涂电压为60Kv，雾化压力为0.8mPa，在喷涂的工艺条件下，喷涂在墙面，形成抗菌、空气净化膜。

7)喷涂之后的墙面通过自然风干，得到负载光催化材料的墙面，利用回收装置回收分散的材料。

8)此类工艺流程可用于适合嵌入、半嵌入和表面负载的基材100表面，如新刷墙面、多孔陶瓷、植物保护、纤维布、保鲜膜等。

9)本实施例中，光催化材料优选半嵌入基材或者喷涂在基材100表面。其中，半嵌入是主要针对新刷墙面，此时墙面漆未干，正是半嵌入式喷涂的时机，提高光催化材料固定效果，室内光照较弱，因此光催化材料暴露的比表面积越多，光催化净化效果越好，增强抗菌和空气净化能力，达到持续净化水平；光催化材料喷涂在基材100表面，主要针对已经刷过的墙面，光催化材料喷涂于表面形成净化保护膜，不仅发挥光催化材料的抗菌和空气净化性能，而且扩展了光催化材料的负载基材的应用范围，使得室内空间变成大型的抗菌空气净化器。

本实施例采用的喷涂技术制备的光催化材料负载墙面，材料能够在自然光及弱光线条件下发挥光催化活性，可以使得墙面具有抗菌、室内空气净化的效果，对病毒、细菌、真菌、藻类和癌症细胞等都有杀菌作用，对于甲醛、VOCs、苯、甲苯、氮氧化物、臭氧、乙烯等气体有良好的去除作用，目前C₃N₄材料针对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌和甲醛、VOCs、苯和氮氧化物等污染物，均获得优异的降解效果。

实施例五：

1)将预处理的陶瓷材料、泡沫陶瓷等多孔陶瓷作为基材100，陶瓷作为硬质基材，需要基材保护材料对其表面进行保护。

2)基材保护材料准备：采用硅溶胶作为基材保护材料，既有保护作用，也有粘结效果，硅溶胶的固含量为60％。

3)光催化材料准备：将光催化材料钠掺杂C₃N₄混合溶液球磨细化之后加入雾化喷涂装置，固含量保持在50％，其中溶液中光催化粉末原料的质量分数为15％，粘结剂的质量分数为2％，固化剂的质量分数为2.5％，颜料的质量分数为0.5％，填料的质量分数为30％，水性树脂的质量分数为35％，其余部分为水，粘结剂选自有机硅类水性粘结剂，固化剂选自加热固化剂，填料选自碳酸钙，水性树脂选自丙烯酸共聚物，以3000rpm，球磨时间1小时，加入颜料之后，进行机械搅拌2小时，得到混合溶液。

4)保护膜原料准备：采用无机纳米材料纳米氧化铝和氧化硅(纳米级的材料呈现球形)，加入中性硅溶胶，和去离子水混合球磨制成，溶液固含量为75％。球磨转速为3000rpm，球磨1小时。采用纳米交联技术，雾化喷涂形成膜。

6)在喷涂光催化材料时，采用多次喷涂的方式，喷涂距离为130mm，喷涂厚度保持在0.2mm，喷涂电压为50Kv，雾化压力为0.8mPa，在喷涂的工艺条件下，喷涂在陶瓷制品表面。

7)喷涂之后的陶瓷制品通过高温烘干之后，降温冷却固化，得到负载光催化材料的陶瓷制品，其中高温温度为120℃。

8)光催化材料半嵌入基材，提高固定效果，增强抗菌和空气净化能力；光催化材料喷涂在基材100表面，不仅发挥光催化材料的抗菌和空气净化性能，而且扩展了光催化材料的负载基材的应用范围。

9)此类工艺技术使粉末光催化材料可用于陶瓷类基材，实现光催化材料半嵌入和表面负载，赋予陶瓷类基材抗菌和空气净化的新功能。

本实施例采用的喷涂技术制备光催化材料负载陶瓷制品，可以使得陶瓷制品具有抗菌、空气净化和水体净化的效果，喷涂技术使材料在基材100上稳固，防止粉末材料脱落，使陶瓷基材新添了功能，抗菌性、空气净化、水体净化，扩展了陶瓷材料的应用，其喷涂技术具有广泛应用的潜力。

实施例六：

1)在植物保护中，以乔木主干作为喷涂的基材100，植物树干作为硬质基材100，需要在表面喷涂一层基材保护层400，加以保护。

2)基材保护材料准备：采用硅溶胶作为基材保护材料，既有保护作用，也有粘结效果，硅溶胶的固含量为65％。

3)光催化材料准备：将光催化材料C₃N₄/石墨烯混合溶液球磨细化之后加入雾化喷涂装置中，固含量保持在75％，其中溶液中光催化粉末原料的质量分数为25％，粘结剂质量分数为3.5％，固化剂质量分数为5％，填料质量分数为25％，水性树脂质量分数为30％，其余部分为水，粘结剂选自聚氨酯类水性粘结剂，固化剂选自常温固化剂，填料选自碳酸钙，水性树脂选自水性苯丙乳液，以4000rpm，球磨时间为3小时，得到混合溶液。

4)保护膜原料准备：采用无机纳米氧化硅材料(纳米级的材料呈现球形)，加入纳米二氧化硅交联剂和去离子水混合球磨制成，溶液固含量为60％。球磨转速为5000rpm，球磨0.5小时。采用纳米交联技术，雾化喷涂形成膜。

5)在基材100上，利用雾化喷涂装置喷涂基材保护材料；在喷涂形成基材保护层400之后，再雾化喷涂光催化材料；然后再雾化喷涂保护膜原料。

6)在雾化喷涂光催化材料时，采用一次性喷涂的方式，喷涂距离为100mm，喷涂厚度保持在1mm，喷涂电压为60Kv，雾化压力为1mPa，在喷涂的工艺条件下，喷涂在乔木主干表面。

7)喷涂保护膜原料之后的乔木主干，自然风干，形成透明表面保护膜300，得到负载光催化材料的植物；光催化材料喷涂在基材100表面，不仅发挥光催化材料的抗菌、抗病虫害性能，通过粉末喷涂技术扩展了光催化材料的负载基材100的应用范围。

8)此类工艺技术需要高压力，短距离，快速喷涂，可用于户外、外墙等场景，材料的耐酸碱、耐高温、抗低温、抗菌性，实现材料在户外、外墙的表面负载。

本实施例采用的喷涂技术制备的光催化材料负载植物，可以使得植物表面具有抗菌、抗病虫害的效果，能够在园林、绿道、景观方面得到应用，喷涂技术具有广泛应用的潜力。

本发明实施例提供的喷涂技术工艺可以将光催化粉末材料应用于不同基材100，增加光催化材料的应用范围，基材100可以获得具有优异的可见光催化性能、良好的光化学稳定性的光催化材料，利于在实际中应用。而且，其喷涂技术工艺条件温和、简单，制作成本低廉，可实现工业化生产。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.光催化材料喷涂方法，其特征在于，包括如下步骤：

制备光催化材料；

将所述光催化材料喷涂于基材上，得到喷涂中间品；

2.如权利要求1所述的光催化材料喷涂方法，其特征在于，所述透明表面保护膜的材料为聚氨酯或者聚四氟乙烯或者聚硅氧烷或者二氧化硅或者氧化铝；且/或，

所述透明表面保护膜的厚度小于或等于50微米。

3.如权利要求1或2所述的光催化材料喷涂方法，其特征在于，在形成所述透明表面保护膜之后还包括步骤：对所述透明表面保护膜进行烘干固化。

4.如权利要求1或2所述的光催化材料喷涂方法，其特征在于，所述基材为金属基材或者木制基材或者水泥墙体或者植物或者陶瓷基材或者塑料基材或者膜体基材或者涂料基材或者纤维布或者纸类基材。

5.如权利要求4所述的光催化材料喷涂方法，其特征在于，所述基材为金属基材或者木制基材或者水泥墙体或者植物或者陶瓷基材或者膜体基材；

6.如权利要求5所述的光催化材料喷涂方法，其特征在于，所述基材保护材料为硅溶胶、铝溶胶、二氧化钛溶胶、白炭黑中的一种。

7.如权利要求1所述的光催化材料喷涂方法，其特征在于，所述光催化材料通过雾化喷涂装置喷涂于所述基材上，所述雾化喷涂装置的工作参数为：喷涂距离为100mm～280mm，喷涂厚度为0.1mm～5mm，喷涂电压为50Kv～110Kv，雾化压力为0.2mPa～1mPa。

8.如权利要求1所述的光催化材料喷涂方法，其特征在于，所述光催化材料包括光催化粉末原料、溶剂和助剂，所述助剂包括粘结剂、固化剂、颜料、填料、水性树脂中的至少一种。

9.如权利要求8所述的光催化材料喷涂方法，其特征在于，所述光催化材料中，所述光催化粉末原料的质量分数为10％～25％，所述粘结剂的质量分数为2％～3.5％，所述固化剂的质量分数为2.5％～5％，所述颜料的质量分数为0％～0.5％，所述填料的质量分数为25％～35％，所述水性树脂的质量分数为30％～35％，其余为溶剂。

10.如权利要求9所述的光催化材料喷涂方法，其特征在于，所述光催化材料中，所述光催化粉末原料的质量分数为15％，所述粘结剂的质量分数为2.5％，所述固化剂的质量分数为2％，所述填料的质量分数为30％，所述水性树脂的质量分数为30％，其余为溶剂；或者，

11.如权利要求8至10任一项所述的光催化材料喷涂方法，其特征在于，所述光催化粉末原料包括纳米非金属光催化材料、纳米非金属光催化材料的改性材料、碱金属掺杂非金属光催化材料、碱土金属掺杂非金属光催化材料、纳米铋系氧化物中的至少一种；且/或，

所述溶剂为水；且/或，

所述填料为碳酸钙；且/或，

12.如权利要求1或2或7或8或9或10所述的光催化材料喷涂方法，其特征在于，所述光催化材料的固含量为45％～80％。

13.如权利要求1或2或7或8或9或10所述的光催化材料喷涂方法，其特征在于，所述光催化材料喷涂于基材上时，所述光催化材料完全嵌于所述基材内或者部分嵌于所述基材上或者层叠覆盖于所述基材的外表面上。

14.光催化负载介质，其特征在于，包括基材、负载于所述基材上并与所述基材形成喷涂中间品的光催化材料和覆盖于所述喷涂中间品上的透明表面保护膜，所述光催化负载介质采用如权利要求1至13任一项所述的光催化材料喷涂方法制成。