CN204247228U - 二氧化钛光触媒的结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种二氧化钛光触媒的结构，包含载体及形成在载体上的二氧化钛薄膜，其中二氧化钛薄膜包含二氧化钛椭圆球形颗粒。而且，本实用新型的二氧化钛为锐钛矿结构，此二氧化钛椭圆球形颗粒的长轴为10至15纳米，短轴为3至6纳米。此二氧化钛薄膜具有超亲水性，并具有更强的去污与自洁的功效。以日光灯、紫外光灯或太阳光照射时，此二氧化钛薄膜具有高的活性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种二氧化钛光触媒的结构。
背景技术
所谓光触媒，就是经过光的照射，可以促进化学反应的物质。目前可用来作为光触媒的物质有二氧化钛等氧化物，其中二氧化钛因为具有强大的氧化能力，高化学稳定度，及无毒的特性，最常被使用来做为光触媒的物质。光触媒可用于处理空气中低浓度的有害化学物质，本身不会释出有害物质，因此是极佳的环境净化用触媒。光触媒具有消臭、杀菌、抗菌、防污和除去有害物质等功能，但目前的光触媒于365nm紫外光下抗菌效果有限，于无紫外光的环境下无抗菌效果。
二氧化钛的结晶构造有正方晶系的金红石(rutile)型、锐钛矿(anatase)型及属于斜方晶系的板钛矿(brookite)型3种。其中只有锐钛矿结构具光触媒的效果。光催化处理程序的光分解机制是藉由紫外光或太阳光激发光触媒，使触媒产生电子与电洞，藉以氧化表面吸附的物质，进而将表面吸附的物质分解为小分子。以二氧化钛为例，二氧化钛吸收光产生电子及电洞，此电洞具有相当强的氧化能力，可以将吸附在二氧化钛表面的污染物分子直接氧化使其分解，或者将吸附于物质表面的水分子氧化为氢氧自由基。原本大分子的污染物，经由光触媒反应将大分子裂解，达到将污染物清除的目的。
光触媒被广泛地研究，并应用在环保、能源、杀菌、自我洁净等方面。TiO2经发现照光后会分解水产生H2及O2，越来越多人投入TiO2光催化性质相关的研究，并致力于各种可能的改质方法，以提高TiO2光触媒的效果。
二氧化钛可以制作成粉体直接投入废水中，也可以涂布于基材表面，藉紫外光的照射加速分解水和空气中的有机物质，但是会面临如何回收粉体，及触媒的表面积能否完全接受到紫外光的照射等问题。为了改善这些问题，将二氧化钛做成薄膜，以提高二氧化钛的暴露面积增加光催化效果，这样不但能解决上述问题，同时更增加二氧化钛光触媒的用途。
一般使用的光触媒系圆球形的二氧化钛，当薄膜由二氧化钛圆球形组成时，其中间的空隙较大，且圆球形二氧化钛的光触媒活性较差。因此，研究如何增进光触媒薄膜的性能仍有需求。
实用新型内容
本新型的一目的，在于提供一种二氧化钛光触媒的结构，其中二氧化钛薄膜包含二氧化钛椭圆球形颗粒，二氧化钛颗粒为椭圆球形时，其中间的空隙较少，因此单位体积内二氧化钛的量增加，可提升整体去污和自洁的功效。
为达上述目的，本实用新型提供一种二氧化钛光触媒结构，包含一载体及形成在该载体上的二氧化钛薄膜，其中该二氧化钛薄膜包含二氧化钛椭圆球形颗粒。
上述的二氧化钛光触媒结构，其中该二氧化钛椭圆球形颗粒的长轴为10至15纳米、短轴为3至6纳米。
上述的二氧化钛光触媒结构，其中该二氧化钛薄膜的厚度小于1毫米。
上述的二氧化钛光触媒结构，其中该载体为玻璃、石材、磁砖或透明的塑胶材料。
相较于传统使用的二氧化钛光触媒圆球形颗粒，本实用新型用于形成光触媒薄膜的二氧化钛椭圆球形颗粒与颗粒之间的空隙较少，因此单位体积内二氧化钛的量增加，可提升整体去污和自洁的功效。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
图1本实用新型二氧化钛光触媒的结构的剖视示意图；及
图2本实用新型二氧化钛薄膜的结构示意图。
其中，附图标记
1载体
2光触媒薄膜
22二氧化钛椭圆球形颗粒
具体实施方式
有关本新型的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而所附的附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
请参考图1和图2，图1本实用新型二氧化钛光触媒的结构的剖视示意图。图2本实用新型二氧化钛薄膜的结构示意图。如图1和图2所示，本实用新型二氧化钛光触媒的结构，包含一载体1及形成在载体1上的光触媒薄膜2例如二氧化钛薄膜，其中光触媒薄膜2包含二氧化钛椭圆球形颗粒22。此光触媒薄膜2厚度小于1毫米，且此二氧化钛具有锐钛矿结构，此二氧化钛椭圆球形颗粒的长轴为10至15纳米，短轴为3至6纳米，此二氧化钛椭圆球形颗粒比现有技术所使用的二氧化钛圆球形颗粒的活性高。载体1可为玻璃、石材、磁砖或透明的塑胶材料。二氧化钛颗粒为椭圆球形时，其中间的空隙较少，因此单位体积内二氧化钛的量增加，而且二氧化钛为椭圆球形颗粒时，其光触媒活性会增加。此二氧化钛椭圆球形颗粒22比现有技术所使用的圆球形二氧化钛的活性高，此二氧化钛薄膜在载体上具有超亲水性，并具有强的去污与自洁的功效。以日光灯、紫外光灯或太阳光照射此二氧化钛薄膜时，具有高的活性。
本实用新型二氧化钛光触媒的结构的制作方法包含载体的清洗及镀膜。未经清洗的载体表面可能有油性物质或其它不洁物，会导致镀膜不均匀和干燥时发生剥落的现象。清洗载体是为了使二氧化钛颗粒能够更牢固地附着在载体上。清洗载体的步骤如下：将载体静置于中性清洁剂中，以超音波震荡清洗1小时；以去离子水清洗载体表面残留的清洁剂，并以超音波震荡清洗1小时；将载体置于氢氧化钠溶液中，以超音波震荡清洗1小时；以去离子水清洗残留于载体表面上的氢氧化钠溶液，并以超音波震荡清洗1小时；最后，将载体置入烘箱中干燥并保存，以备镀膜之用。
本实用新型载体的浸渍镀膜的步骤如下：将覆膜液置于拉升机台上；将玻璃基材固定于拉升机上；将玻璃基材浸入覆膜液中，下降速率为5-10cm/min；开始拉升覆膜，上升速率为5-10cm/min；覆膜完毕后，置于紫外光灯下照射30分钟；将处理过的玻璃基材置于烘箱中，于温度400℃以下煅烧，即完成二氧化钛光触媒薄膜一次覆膜工作。制作多层覆膜时，须重复上述各项步骤。上述覆膜液是包含二氧化钛溶胶。除了上述提拉法外，亦可使用滚涂法、擦涂法、刷涂法、喷涂法、旋涂法等方式将含有二氧化钛溶胶的覆膜液形成于载体上，再经过温度400℃以下煅烧，煅烧时间为2小时以下，即可将此二氧化钛椭圆球形颗粒固着于载体的表面上。
一实施例中，用于形成二氧化钛薄膜的二氧化钛溶胶的制造方法包含以下步骤：提供四氯化钛，在0～5℃下加入盐酸水溶液，形成一A溶液；加入氨水溶液，使A溶液形成氢氧化钛胶体，其pH值在7到12的范围；加入双氧水，形成一B溶液，此时二氧化钛的固体重量与水的比例为0.01％至2％，双氧水与钛的莫耳比为2比1至5比1之间；及B溶液在60至100℃的范围内加热，直到胶体完全水解消失，即可形成稳定透明的二氧化钛溶胶。
本实用新型的光触媒薄膜具有抗病毒的功效。测试病毒种类分别为肠病毒与流感A型病毒。实施例1是添加2.5wt％二氧化钛溶胶于镀膜液中，以及将镀膜液于载体上形成一光触媒薄膜，依照ASTM E1052-96的规范方法，经测试该光触媒薄膜的抗病毒率皆为99.9％。比较例1是未添加二氧化钛溶胶，依照ASTM E 1052-96的规范方法，经测试其抗病毒率0％。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种二氧化钛光触媒结构，包含一载体及形成在该载体上的二氧化钛薄膜，其特征在于，该二氧化钛薄膜包含二氧化钛椭圆球形颗粒。
2.根据权利要求1所述的二氧化钛光触媒结构，其特征在于，该二氧化钛椭圆球形颗粒的长轴为10至15纳米、短轴为3至6纳米。
3.根据权利要求1所述的二氧化钛光触媒结构，其特征在于，该二氧化钛薄膜的厚度小于1毫米。
4.根据权利要求1所述的二氧化钛光触媒结构，其特征在于，该载体为玻璃、石材、磁砖或透明的塑胶材料。
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