CN112961551B - 一种二氧化钛催化空气净化涂料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种二氧化钛催化空气净化涂料及其制备方法与应用，本发明涉及光催化材料领域。该二氧化钛催化空气净化涂料，包括底层涂料A与顶层催化层B，所述底层涂料A，以重量份计，其包括0.5‑10份二氧化钛，40‑60份丙烯酸乳液，0.5‑2份分散剂，6‑10份促进剂，13‑52份水；所述顶层催化层B，以重量份计，其包括0.5‑10份二氧化钛，0.1‑5份功能助剂。以丙烯酸基涂料作为底层涂料涂覆于基底上，具有光催化活性的二氧化钛涂覆于丙烯酸基涂料上，由于二氧化钛涂覆于丙烯酸基涂料表面，以使其暴露于光照下，提高其光催化效率；同时丙烯酸基涂料被二氧化钛物理阻隔，截断了丙烯酸基涂料见光的路径，降低丙烯酸基涂料见光老化的风险，提高其耐用性能。
Description
技术领域
本发明涉及光催化材料领域，尤其涉及一种二氧化钛催化空气净化涂料及其制备方法与应用。
背景技术
随着社会高速发展的经济建设和城市化建设的进程，城市环境污染与防治相关问题越来越受到人们的关注。例如，城市汽车大幅增长，导致由汽车尾气产生的污染物排入大气，污染室外空气，或室内装修材料不合格导致的室内空气污染。这些空气污染问题能够引起呼吸道疾病，严重影响人们的生命健康。因此，如何有效解决室内外空气污染问题是当前科研工作者关注的热点，同时也出现了很多不同类型的净化技术。其中，光催化技术以其环境友好、高净化性能等优点而广受关注。在众多光催化剂中，二氧化钛是最成熟以及环境光催化应用潜力最大的材料。
二氧化钛是一种 ｎ 型宽禁带半导体材料，当照射在二氧化钛上的外界光的能量大于或等于半导体的禁带宽时，价带上的电子会跃迁到导带上，在价带上形成相应空穴。价带上的空穴具有强氧化性，导带上的电子具有很强的还原性，因此受到外界因素影响而产生的电子－空穴对在半导体材料中形成了一个很强的氧化还原体系。
二氧化钛具有稳定性好、光催化活性高、耐腐蚀、成本低廉、无毒的优点，但是它本身存在一些不足，比如普通形貌结构的二氧化钛催化剂量子效率低，光生电子与空穴复合率较高，以致光催化效率比较低。
二氧化钛基光催化涂料能够利用光能有效消除空气中的VOCs以及氮氧化物，十分具有应用前景。目前掺杂有二氧化钛的涂料大都直接将二氧化钛与涂料混合形成涂料体系，其中涂料会将二氧化钛包覆，包裹于涂料中的二氧化钛见光率低，由此会导致二氧化钛光降解效率降低；另一方面，有研究表明，以丙烯酸基涂料为基材组成的涂料，在复合二氧化钛后，膜的老化趋势明显加强，一方面以 C-C 键为主链的聚丙烯类基材本身就不耐紫外辐照，而外加的 TiO2 又能在其中吸收紫外线、产生大量电子-空穴以及·OH、·OOH等高能自由基，进而会通过其强大的氧化-还原作用而加速 C-C 主链的断裂，从而引以丙烯酸基涂料的老化。
基于此，现有的光催化涂料，通常存在以下不足：
（1）室内外墙涂料能够包裹光催化剂，显著降低光催化剂的催化效果。
（2）二氧化钛光催化作用可见光激发能力较弱，在室内灯光作用下，二氧化钛催化效果十分有限。
（3）丙烯酸基光催化涂料存在一个严重缺陷，即光催化剂会加速树脂分解，加速涂料老化。而不含树脂的光催化涂料，其附着力、耐水性等物理性能较差，容易脱落。
因此，开发综合性能优越的光催化环保涂料具有重大的市场价值和环境意义。
发明的内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种二氧化钛催化空气净化涂料，以在不损害抗老化性能的情况下提高涂料的光催化效率。
为实现上述目的，本发明提供一种二氧化钛催化空气净化涂料，包含用以涂覆在基材表面形成底层的底层组分与用以涂覆在所述底层上以形成顶层的顶层组分；所述底层涂料A，以重量份计，其包括0.5-10份二氧化钛，40-60份成膜树脂，所述顶层催化层B，以重量份计，其包括0.5-10份二氧化钛，0.1-5份过氧化物。
底层涂料A可为顶层催化层B提供强的附着力，一方面根据涂料的粘附性能，底层涂料A可为顶层催化层B提供物理粘附；另一方面，底层涂料A与顶层催化层B之间还可形成化学键的连接，具体为：过氧化物处理后的TiO2，其表面存在类超氧的双氧结构，而这种双氧结构可与底层涂料A中裸露在外的TiO2的 5配位Ti结合，形成稳定的双层涂层结构，由此加强顶层催化层B紧密的附着于底层涂料A上，同时被过氧化物处理后的二氧化钛表面形成了双氧结构，该双氧结构使得二氧化钛的分散性能更好，解决了二氧化钛易团聚的缺点，进一步使得顶层催化层B中的二氧化钛可均匀的涂覆分散于底层涂料A的表面，有效避免底层涂料A见光的风险，提高底层涂料A的老化性能。
过氧化物处理二氧化钛使得二氧化钛形成类超氧结构的过程为：二氧化钛的表面具有吸附态的过氧化物，过氧化物的吸附态过氧根弛豫解离为两个氧原子，两个氧原子分别与二氧化钛的两个晶格氧结合，使得二氧化钛形成稳定的类超氧结构。
优选的，所述二氧化钛为具有（001）晶面暴露的纳米片，所述纳米片厚度3-5 nm，长度或宽度为5-10nm。
具有（001）晶面暴露的二氧化钛具有相对更高的不饱和度和更独特的电子结构，因而其具有更高的光催化活性。
本方案优选的具体尺寸和厚度为纳米片厚度3-5 nm，长宽5-10nm，将晶体限定在一定的规格，也就是尺寸更小，二氧化钛的光催化氧化性能越强。这主要涉及到半导体的尺寸效应，尺寸效应对催化性能的影响至关重要。半导体晶体的尺寸小于10 nm时，量子尺寸效应变得显著，电荷载体会呈现出量子行为，主要表现为导带和价带变成分立能级，带隙变宽，价带更正，导带更负，这实际上增强了光生电子空穴的分离效率与氧化还原能力。纳米晶体厚度越薄，光生载流子从体相扩散到表面化的时间越短，光生电荷的分离效率就越高，所以越薄越有助于提升光催化性能。
优选的，所述过氧化物为双氧水溶液，所述双氧水溶液的体积浓度为30 %。
双氧水作为过氧化物不仅用以将二氧化钛表面形成类超氧的双氧结构，具体地，二氧化钛的表面具有吸附态的双氧水，表面吸附态双氧水解离为羟基，吸附态羟基与游离双氧水反应脱氢，生成的两个氧原子分别与二氧化钛的两个晶格氧结合，最终使得二氧化钛生成类超氧结构；具有类超氧结构的二氧化钛能够与底层涂料A表面暴露的二氧化钛上的不饱和5配位Ti形成有效的化学键，通过化学键的形式结合底层涂料A。而且双氧水处理后的TiO2，二氧化钛表面类超氧结构的自旋态与超氧根一样，并且二氧化钛电子结构由于类超氧结构的存在发生了很大改变，其表面呈富氧态，整体2p轨道电荷密度增加，也即是说价带位置上升，光生电子更易被光激发到导带与氧气结合，更容易形成活性分子氧，从而促进了催化剂的光催化氧化性能。同时双氧水有助于提高二氧化钛的分散性能。
优选的，所述成膜树脂为丙烯酸乳液。
优选的，所述底层涂料A中还包括0.5-2份分散剂，6-10份促进剂，13-52份水。
优选的，所述分散剂为聚羧酸盐分散剂，所述促进剂包括稳定剂、成膜剂、增稠剂、消泡剂和密着剂；所述稳定剂为0.5-1份、所述成膜剂为0.5-5份、所述增稠剂为0.5-2份、所述消泡剂为0.5-1份、所述密着剂为1-4份。
聚羧酸盐分散剂有助于水性涂料中填料的分散，降低粘度，提高稳定性。
在底层涂料A中添加二氧化钛，二氧化钛可作为颜填料，用于涂料的增白，同时给予涂料一定的硬度与耐磨性能；涂料中的二氧化钛具有一定的催化作用，为避免涂料中的二氧化钛影响涂层的抗老化性能，在底层涂料A中添加有稳定剂，稳定剂的添加以避免和降低成膜树脂的降解与老化；同时二氧化钛能够作为光屏蔽剂，反射部分可见光，进一步降低成膜树脂被光辐照的风险，加强底层涂料A的抗老化性能。
因此，底层涂料A涂覆于基底上，具有光催化活性的二氧化钛作为顶层催化层B涂覆于底层涂料A上，由于二氧化钛涂覆于成膜树脂表面，二氧化钛可避免包覆于涂料中，以使二氧化钛暴露于光照下，提高其光催化效率；同时成膜树脂被二氧化钛物理阻隔，截断了成膜树脂见光的路径，降低成膜树脂见光老化的风险，提高其耐用性能。
优选的，所述稳定剂为苯并三唑类或受阻氨类中的一种或混合；所述成膜剂为醇醚类、醇醚醋酸酯类或酯醇类中的一种或混合；所述增稠剂为水性增稠剂；所述消泡剂为有机硅消泡剂；所述密着剂为非离子型树脂密着剂。
本发明还提供一种二氧化钛催化空气净化涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：底层涂料A的制备，将二氧化钛，成膜树脂，分散剂，促进剂，和水充分混合，高速搅拌得到底层涂料A；
步骤2：顶层催化层B的制备，将二氧化钛和过氧化物搅拌均匀得到顶层催化层B。
本发明还提供一种二氧化钛催化空气净化涂料的涂布方法，预先将所述底层涂料A涂布于基体上，再将顶层催化层B涂布于底层涂料A上。
本发明还提供一种二氧化钛催化空气净化涂料的应用，将所述二氧化钛催化空气净化涂料应用于室内/外建筑墙体去除空气中的污染物。
本发明合成工艺简单，易于操作，能耗低，生产成本低，能够进行大规模生产；
相比传统的光催化涂料中的光催化物质被包覆于涂料中，光催化物质见光率低，其起到的光催化效率较低，本发明提供的涂料采用双层涂覆的特点，将光催化物质涂覆于涂层表面，使得光催化物质暴露于光照下，见光率大大提高，其光催化性能相应提高，从而提高光催化去污的特点，同时本发明采用具有（001）晶面暴露的二氧化钛作为光催化物质，该种二氧化钛具有相对更高的不饱和度和更独特的电子结构，因而其具有更高的光催化活性。由于本发明中的二氧化钛涂覆于成膜树脂表面，阻隔阳光直接照射成膜树脂，提高成膜树脂的抗老化性能，相比于其他光催化涂层材料，一方面具有优良的涂层物理性能，另一方面具有光催化去除气态污染物的能力。例如，在温和的条件下即可利用太阳光大幅度去除氮氧化物，无二次污染，在环境治理等领域具有重要的研究意义和良好的应用前景。
本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的空气净化涂料涂层由底层涂料A与顶层催化层B组成，底层涂料A被顶层催化层B覆盖，避免底层涂料A被光照射以提高其抗老化性能，顶层催化层B未被涂料包覆，尽可能的暴露于光照下以提高光催化性能；同时底层涂料中掺混有二氧化钛以提高底层涂料A的机械性能，提高涂料的耐用性；底层涂料A与顶层催化层B的复合作用，不仅有利于提高整体的光催化性能，同时也起到保护底层涂料以提高整个涂料的耐用性，在环境治理领域具有良好的应用前景。
2、本发明提供的由底层涂料A与顶层催化层B构成的双层涂料具有较强的复合稳定性，底层涂料A不仅与顶层催化层B之间形成物理粘附，而且复合层之间还形成化学键，该化学键的结合进一步加强了底层涂料A与顶层催化层B之间的双层连接能力，有利于防止顶层催化层B从底层涂料A上脱落，可提高该复合涂料的持久催化性能，同时也有利于延长底层涂料A的抗老化性能。同时顶层催化层B能均匀的分散于底层涂料A表面，形成完整的阻隔层以防止阳光照射于底层涂料A。
3、本发明所用原料环保，生产过程无有害物质排放，能耗低，易于大规模生产。
附图说明
图1 为具有（001）晶面暴露的二氧化钛的XRD图谱；
图2 (a)-(d)为具有（001）晶面暴露的二氧化钛纳米片的投射电子显微镜照片；图2(a)为纳米片的整体形貌图；图(b)-(c)为纳米片的晶格条纹图；图(d)为纳米片的孔道结构图；
图3为实施例2所制备的具有（001）晶面暴露的二氧化钛催化空气净化涂料在日光灯的条件下氮氧化物去除率-时间曲线；
图4为实施例3所制备的具有（001）晶面暴露的二氧化钛催化空气净化涂料在日光灯的条件氮氧化物去除率-时间曲线；
图5为实施例4所制备的具有（001）晶面暴露的二氧化钛催化空气净化涂料在日光灯的条件下氮氧化物去除率-时间曲线。
图6为实施例5所制备的具有（001）晶面暴露的二氧化钛催化空气净化涂料在日光灯的条件下氮氧化物去除率-时间曲线。
图7为实施例6所制备的具有（001）晶面暴露的二氧化钛催化空气净化涂料在日光灯的条件下氮氧化物去除率-时间曲线。
图8为对比例1实验组与对照组的涂层在日光灯的条件下氮氧化物去除率-时间曲线。
图9为对比例2实验组与对照组的涂层在日光灯的条件下氮氧化物去除率-时间曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但实施例并不是对本发明技术方案的限定。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可借鉴本发明内容，适当改变结构、工艺条件等环节来实现相应的其它目的，其相关改变都没有脱离本发明的内容，所有类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的，都被视为包括在本发明的范围之内。
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
根据发明专利CN200610018842.5（专利名称为“尺寸可控的电子级锐钛矿二氧化钛纳米粉体的制备方法”）制备具有（001）晶面暴露的二氧化钛纳米片，并将该纳米片用于本发明中涂料的制备，将制备的二氧化钛纳米片做XRD表征，XRD图如图1所示，确定制得的二氧化钛纳米片为具有（001）晶面暴露的锐钛矿相；同时图2 (a)-(d)为具有（001）晶面暴露的二氧化钛纳米片的投射电子显微镜照片。
实施例2
本发明实施例的一种二氧化钛催化空气净化涂料的制备方法。
步骤1：以重量份计，将50 份丙烯酸乳液、5 份具有（001）晶面暴露的二氧化钛纳米片（纳米片厚度3-5 nm，长宽5-10nm）、1 份二氧化硅水性分散剂（厂家：北京麦尔化工科技有限公司，型号：HY-201）、1 份苯并三唑类稳定剂（厂家：鼎海塑胶化工有限公司，型号：RQT-X-2；）、4 份十二醇酯成膜剂（厂家：东莞市同心化工有限公司）、0.4份水性增稠剂（厂家：深圳市吉田化工有限公司，型号：J0617）、0.1 份有机硅消泡剂（厂家：深圳市吉田化工有限公司，型号：JT908）、0.5 份非离子型树脂密着剂（厂家：广州市侗富贵化工原料有限公司，型号：M6007）、38 份水按质量比例充分混合，于搅拌釜中，在5000 r/min高速搅拌2h多少时间得到底层涂料A。
步骤2：顶层催化层B的制备，将0.5份具有（001）晶面暴露二氧化钛纳米片（纳米片厚度3-5 nm，长宽5-10nm）制成质量浓度为0.5 wt%的水溶胶，将该水溶胶与0.1份体积浓度30%双氧水溶液充分搅拌后的得到顶层催化层B。
步骤3：将步骤1与步骤2中制得的底层涂料A与顶层催化层B制作成涂层，并将该涂层用于氮氧化物的光催化降解；
首先将底层涂料A在泡沫陶瓷上喷涂后得到物理层，再在物理层外喷涂顶层催化层B，得到复合涂层样品。然后将复合涂层样品放入体积为4.5L的反应箱中，在室温条件下，待氮氧化物进气浓度达到600 ppb左右，利用日光灯进行气态氮氧化物去除实验。根据氮氧化物去除率-时间曲线，光照25分钟后氮氧化物的去除率为94.3 %，大部分气态氮氧化物均被氧化为NO3 -，只生成7 ppb 副产物NO2，二次污染极小。
实施例3
步骤1，以重量份计，将55 份丙烯酸乳液、8份具有（001）晶面暴露二氧化钛纳米片（纳米片厚度3-5 nm，长宽5-10nm）、0.5 份二氧化硅水性分散剂（厂家：北京麦尔化工科技有限公司，型号：HY-201）、1 份苯并三唑类稳定剂（厂家：鼎海塑胶化工有限公司，型号：RQT-X-2）、5份十二醇酯成膜剂（厂家：东莞市同心化工有限公司）、0.5 份水性增稠剂（厂家：深圳市吉田化工有限公司，型号：J0617）、0.2份有机硅消泡剂（厂家：深圳市吉田化工有限公司，型号：JT908）、0.3份非离子型树脂密着剂（厂家：广州市侗富贵化工原料有限公司，型号：M6007）、29.5份水按质量比例充分混合，于搅拌釜中，在5000 r/min高速下搅拌2h得到底层涂料A。
步骤2，顶层催化层B的制备，将0.5 份具有（001）晶面暴露二氧化钛纳米片（纳米片厚度3-5 nm，长宽5-10nm）制成质量浓度为0.5 wt%的水溶胶，将该水溶胶加入0.8 份体积浓度30%双氧水溶液，充分搅拌后的得到顶层催化层B。
步骤3，将步骤1与步骤2中制得的底层涂料A与顶层催化层B制作成涂层，并将该涂层用于氮氧化物的光催化降解；
首先将底层涂料A在泡沫陶瓷上喷涂后得到物理层，再在物理层外喷涂顶层催化层B，得到复合涂层样品。然后将复合涂层样品放入体积为4.5L的反应箱中，在室温条件下，待氮氧化物进气浓度达到600ppb左右，利用日光灯进行气态氮氧化物去除实验。根据氮氧化物去除率-时间曲线，光照25分钟后氮氧化物的去除率为92.0%，大部分气态氮氧化物均被氧化为NO3 -，只生成8 ppb 副产物NO2，二次污染极小。
实施例4
步骤1，将60 份丙烯酸乳液、10 份具有（001）晶面暴露二氧化钛纳米片（纳米片厚度3-5 nm，长宽5-10nm）、1 份二氧化硅水性分散剂（厂家：北京麦尔化工科技有限公司，型号：HY-201）、1 份苯并三唑类稳定剂（厂家：鼎海塑胶化工有限公司，型号：RQT-X-2）、3 份十二醇酯成膜剂（厂家：东莞市同心化工有限公司）、0.8 份水性增稠剂（厂家：深圳市吉田化工有限公司，型号：J0617）、1 份有机硅消泡剂（厂家：深圳市吉田化工有限公司，型号：JT908），1 份非离子型树脂密着剂（厂家：广州市侗富贵化工原料有限公司，型号：M6007）、22.2 份水按质量比例充分混合，于搅拌釜中，在5000 r/min高速搅拌下2h得到底层涂料A。
步骤2，将0.5 份具有（001）晶面暴露二氧化钛纳米片（纳米片厚度3-5 nm，长宽5-10nm）制成质量浓度为0.5 wt%的水溶胶，将该水溶胶加入3 份体积浓度30%双氧水溶液，充分搅拌后的得到顶层催化层B。
步骤3，将步骤1与步骤2中制得的底层涂料A与顶层催化层B制作成涂层，并将该涂层用于氮氧化物的光催化降解；
首先将底层涂料A在泡沫陶瓷上喷涂后得到物理层，再在物理层外喷涂顶层催化层B，得到复合涂层样品。然后将复合涂层样品放入体积为4.5L的反应箱中，在室温条件下，待氮氧化物进气浓度达到600ppb左右，利用日光灯进行气态氮氧化物去除实验。根据氮氧化物去除率-时间曲线，光照25分钟后氮氧化物的去除率为93.3 %，大部分气态氮氧化物均被氧化为NO3 -，只生成9 ppb 副产物NO2，二次污染极小。
实施例5
步骤1，将58 份丙烯酸乳液、8 份具有（001）晶面暴露二氧化钛纳米片（纳米片厚度3-5 nm，长宽5-10nm）、1.5 份二氧化硅水性分散剂（厂家：北京麦尔化工科技有限公司，型号：HY-201）、0.5 份苯并三唑类稳定剂（厂家：鼎海塑胶化工有限公司，型号：RQT-X-2）、5份十二醇酯成膜剂（厂家：东莞市同心化工有限公司）、1 份水性增稠剂（厂家：深圳市吉田化工有限公司，型号：J0617）、0.5 份有机硅消泡剂（厂家：深圳市吉田化工有限公司，型号：JT908）、0.5 份非离子型树脂密着剂（厂家：广州市侗富贵化工原料有限公司，型号：M6007）、25 份水按质量比例充分混合，于搅拌釜中，在5000 r/min高速搅拌2h得到底层涂料A。
步骤2，将0.5份具有（001）晶面暴露二氧化钛纳米片（纳米片厚度3-5 nm，长宽5-10nm）制成质量浓度为0.5 wt%的水溶胶，将该水溶胶加入4 份体积浓度30%双氧水溶液，充分搅拌后的得到顶层催化层B。
步骤3，将步骤1与步骤2中制得的底层涂料A与顶层催化层B制作成涂层，并将该涂层用于氮氧化物的光催化降解；
将底层涂料A再泡沫陶瓷上喷涂后得到物理层，再在物理层外喷涂顶层催化层B，得到复合涂层样品。然后将复合涂层样品放入体积为4.5L的反应箱中，在室温条件下，待氮氧化物进气浓度达到600ppb左右，利用日光灯进行气态氮氧化物去除实验。根据氮氧化物去除率-时间曲线，光照25分钟后氮氧化物的去除率为97.9 %，大部分气态氮氧化物均被氧化为NO3 -，只生成8 ppb 副产物NO2，二次污染极小。
实施例6
步骤1，将55 份丙烯酸乳液、6.5 份具有（001）晶面暴露二氧化钛纳米片（纳米片厚度3-5 nm，长宽5-10nm）、1 份二氧化硅水性分散剂（厂家：北京麦尔化工科技有限公司，型号：HY-201）、1 份苯并三唑类稳定剂（厂家：鼎海塑胶化工有限公司，型号：RQT-X-2）、5份十二醇酯成膜剂（厂家：东莞市同心化工有限公司）、0.4 份水性增稠剂（厂家：深圳市吉田化工有限公司，型号：J0617）、0.4有机硅消泡剂（厂家：深圳市吉田化工有限公司，型号：JT908）、0.5 份非离子型树脂密着剂（厂家：广州市侗富贵化工原料有限公司，型号：M6007）、30.2 份水按质量比例充分混合，于搅拌釜中，在5000 r/min高速搅拌2h得到底层涂料A。
步骤2，制备顶层催化层B，将0.5份具有（001）晶面暴露二氧化钛纳米片（纳米片厚度3-5 nm，长宽5-10nm）制成质量浓度为0.5 wt%的水溶胶，将该水溶胶加入5 份体积浓度30%双氧水溶液，充分搅拌后的得到。
步骤3，将底层涂料A再泡沫陶瓷上喷涂后得到物理层，再在物理层外喷涂顶层催化层B，得到复合涂层样品。然后将复合涂层样品放入体积为4.5L的反应箱中，在室温条件下，待氮氧化物进气浓度达到600ppb左右，利用日光灯进行气态氮氧化物去除实验。根据氮氧化物去除率-时间曲线，光照25分钟后氮氧化物的去除率为96.3 %，大部分气态氮氧化物均被氧化为NO3 -，只生成8 ppb 副产物NO2，二次污染极小。
对比例1
将实施例2制备的底层涂料A制备为涂层（对照组），与实施例2中由底层涂料A与顶层催化层B制作的涂层（实验组）相比较，在相同的条件下比较两个涂层的抗老化性能与光催化性能，采用GB T 1865-2009 《色漆和清漆 人工气候老化和人工辐射曝露滤过的氙弧辐射》标准的老化条件对实验组（底层涂料A+顶层催化层B）与对照组（底层涂料A）做抗老化实验，老化时间为600h，平均辐射强度为60w/m2，将老化后的实验组与对照组用于测试期光催化性能，光催化的实验条件与实施例2保持一致，并对结果做出评价，老化实验600h后，对照组（底层涂料A）涂层表面变成淡黄色，实验组（底层涂料A+顶层催化层B）涂层表面无变化；催化性能比较，老化600h后，对照组（底层涂料A）的氮氧化物去除率为22.3%；实验组（底层涂料A+顶层催化层B）的氮氧化物去除率为94.3%。
实验结果表明，实验组（底层涂料A+顶层催化层B）的抗老化性能明显优于对照组（底层涂料A），且经过600h的老化后，实验组（底层涂料A+顶层催化层B）的光催化性能基本不变。
对比例2
与实施例2相同的条件制备由底层涂料A与顶层催化层B制作的涂层，其不同点在于，在顶层催化层B的制备过程中不加入双氧水，将该无双氧水制备的涂层对照组（无双氧水）与实施例2中的由底层涂料A与顶层催化层B制作的涂层实验组（有双氧水）进行对比，在相同的条件下比较两个涂层的抗老化性能与光催化性能，采用GB T 1865-2009 《色漆和清漆 人工气候老化和人工辐射曝露滤过的氙弧辐射》标准的老化条件对实验组（有双氧水）与对照组（无双氧水）做抗老化实验，老化时间为600h，平均辐射强度为60w/m2，将老化后的实验组与对照组用于测试期光催化性能，光催化的实验条件与实施例2保持一致，并对结果做出评价，老化实验600h后，对照组（无双氧水）涂层表面有淡黄色斑点，实验组（有双氧水）涂层表面无变化；催化性能比较，老化600h后，对照组（无双氧水）的氮氧化物去除率为68.6%；实验组（有双氧水）的氮氧化物去除率为94.3%。
实验结果表明，实验组（有双氧水）的抗老化性能明显优于对照组（无双氧水），对照组（无双氧水）老化后的涂层表面出现淡黄色的斑点，说明在无双氧水的条件下，顶层催化层B中的二氧化钛不能良好的分散于底层涂料A表面，并将基层涂料A中的丙烯酸基涂料完全覆盖，且经过600h的老化后，实验组（有双氧水）的光催化性能基本不变。
对本发明的实施例进行了示例性说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依据本发明申请范围的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种二氧化钛催化空气净化涂料，其特征在于：包含用以涂覆在基材表面形成底层的底层组分与用以涂覆在所述底层上以形成顶层的顶层组分；所述底层组分为底层涂料A，以重量份计，其包括0.5-10份二氧化钛，40-60份成膜树脂，所述顶层组分为顶层催化层B，以重量份计，其由0.5-10份二氧化钛，0.1-5份过氧化物组成，所述二氧化钛为具有（001）晶面暴露的纳米片，所述纳米片厚度3-5 nm，长度或宽度为5-10nm，所述过氧化物为双氧水溶液，所述双氧水溶液的体积浓度为30%。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化钛催化空气净化涂料，其特征在于：所述成膜树脂为丙烯酸乳液。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化钛催化空气净化涂料，其特征在于：所述底层涂料A中还包括0.5-2份分散剂，6-10份促进剂，13-52份水。
4.根据权利要求3所述的一种二氧化钛催化空气净化涂料，其特征在于：所述分散剂为聚羧酸盐分散剂，所述促进剂包括稳定剂、成膜剂、增稠剂、消泡剂和密着剂；所述稳定剂为0.5-1份、所述成膜剂为0.5-5份、所述增稠剂为0.5-2份、所述消泡剂为0.5-1份、所述密着剂为1-4份。
5.根据权利要求4所述的一种二氧化钛催化空气净化涂料，其特征在于：所述稳定剂为苯并三唑类或受阻氨类中的一种或混合；所述成膜剂为醇醚类、醇醚醋酸酯类或酯醇类中的一种或混合；所述增稠剂为水性增稠剂；所述消泡剂为有机硅消泡剂；所述密着剂为非离子型树脂密着剂。
6.一种如权利要求3-5任一项所述的一种二氧化钛催化空气净化涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：底层涂料A的制备，将二氧化钛，成膜树脂，分散剂，促进剂和水充分混合，高速搅拌得到底层涂料A；
步骤2：顶层催化层B的制备，将二氧化钛和过氧化物搅拌均匀得到顶层催化层B。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的一种二氧化钛催化空气净化涂料的涂布方法，其特征在于，预先将底层涂料A涂布于基体上，再将顶层催化层B涂布于底层涂料A上。
8.一种如权利要求1-6任一项所述的一种二氧化钛催化空气净化涂料的应用，其特征在于，将所述二氧化钛催化空气净化涂料应用于室内/外建筑墙体去除空气中的污染物。
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