一種新型光觸媒空氣凈化液及其制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種新型光觸媒空氣凈化液及其制作方法，在二氧化鈦中植入過(guò)渡金屬離子，形成一含有摻雜過(guò)渡金屬離子的二氧化鈦光觸媒，令該二氧化鈦光觸媒可被可見(jiàn)光催化，其特征在于：使用的二氧化鈦光觸媒溶液與含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末混合，制成發(fā)生負(fù)離子的二氧化鈦光觸媒復(fù)合溶液，添入含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末的量占二氧化鈦光觸媒復(fù)合溶液的11％-15％。本發(fā)明提供的光觸媒對(duì)光譜感應(yīng)區(qū)間比傳統(tǒng)感應(yīng)區(qū)間增大，可以接受更寬范圍光譜的感應(yīng)，因此在強(qiáng)光線或弱光線的作用下，都可以產(chǎn)生強(qiáng)烈催化降解功能，能有效地降解空氣中有毒有害氣體，能有效殺滅多種細(xì)菌，并能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解及無(wú)害化處理。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種新型光觸媒空氣凈化液及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型光觸媒空氣凈化液及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光觸媒是光+觸媒(催化劑)[catalyst]的合成詞。光觸媒是一種以納米級(jí)二氧化鈦為代表的具有光催化功能的光半導(dǎo)體材料的總稱(chēng)，是當(dāng)前國(guó)際上治理室內(nèi)環(huán)境污染的最安全的材料之一。其為在光照環(huán)境下，介質(zhì)材料產(chǎn)生正負(fù)電子荷，將空氣分解為氫氧根離子，從而產(chǎn)生分解還原作用。其最具代表性材料為納米級(jí)二氧化鈦。
[0003]光觸媒在光的照射下，會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似光合作用的光催化反應(yīng)，產(chǎn)生出氧化能力極強(qiáng)的自由氫氧基和活性氧，具有很強(qiáng)的光氧化還原功能，可氧化分解各種有機(jī)化合物和部分無(wú)機(jī)物，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜和固化病毒的蛋白質(zhì)，可殺滅細(xì)菌和分解有機(jī)污染物，把有機(jī)污染物分解成無(wú)污染的水(H2O)、二氧化碳(CO2)和其它無(wú)害物質(zhì)，因而具有極強(qiáng)的殺菌、除臭、防霉、防污自潔、凈化空氣功能。
[0004]光觸媒作為新材料應(yīng)用，在中國(guó)已有九年歷史，最早應(yīng)用于2003年非典時(shí)期，中國(guó)唯一一例光觸媒滅活sars病毒實(shí)驗(yàn)由中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所完成，滅活率為100 %。同時(shí)，在對(duì)各種空氣污染物的凈化上，對(duì)甲醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物有明顯的分解作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種新型光觸媒空氣凈化液及其制作方法，其解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有光觸媒對(duì)光譜感應(yīng)區(qū)間有限，無(wú)法接受更寬范圍光譜的感應(yīng)。
[0006]為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了以下方案:
[0007]一種新型光觸媒空氣凈化液，在二氧化鈦中植入過(guò)渡金屬離子，形成一含有摻雜過(guò)渡金屬離子的二氧化鈦光觸媒，令該二氧化鈦光觸媒可被可見(jiàn)光催化，其特征在于:使用的二氧化鈦光觸媒溶液與含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末混合，制成發(fā)生負(fù)離子的二氧化鈦光觸媒復(fù)合溶液，添入含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末的量占二氧化鈦光觸媒復(fù)合溶液的11% -15%。
[0008]進(jìn)一步，二氧化鈦光觸媒溶液中還加入各相當(dāng)于氫氧化鈦質(zhì)量的千分之二到萬(wàn)分之二的表面活性劑和增粘劑。
[0009]進(jìn)一步，表面活性劑為梭酸鹽、硫酸酷、磷酸鹽或聚合乙二醇類(lèi)或多價(jià)醇類(lèi)表面活性劑。
[0010]進(jìn)一步，所采用的增粘劑為梭甲基纖維素、乙基纖維素、蒙脫石、甲基纖維素或丙烯酸類(lèi)增粘劑。
[0011]進(jìn)一步，所述植入的過(guò)渡金屬離子包括由銅、鎳、釩、鐵所構(gòu)成群族中的至少一種；所述植入的過(guò)渡金屬離子劑量為1015-1016dose/cm2 ;所述過(guò)渡金屬離子植入的方式是利用金屬電漿離子植入系統(tǒng)完成。[0012]一種新型光觸媒空氣凈化液的制作方法，包括以下步驟:
[0013]步驟1、溶膠制備，采用溶膠凝膠法，將鈦金屬鹽溶于水或醇類(lèi)溶液中，加熱攪拌進(jìn)行水解及縮合反應(yīng)形成凝膠；
[0014]步驟2、薄膜披覆，以旋轉(zhuǎn)涂布法將二氧化鈦在一基材上均勻涂布形成薄膜；
[0015]步驟3、干燥燒結(jié)，將涂布二氧化鈦薄膜的基材置入高溫爐中，加熱干燥以去除溶劑與多余的有機(jī)物，并令該二氧化鈦形成結(jié)晶；
[0016]步驟4、表面改質(zhì)，以金屬電漿離子植入系統(tǒng)，將過(guò)渡金屬離子摻雜于二氧化鈦的光觸媒表面，降低能帶間隙并延緩電子一電洞對(duì)的再結(jié)合率；
[0017]步驟5、通過(guò)上述步驟制造出可吸收可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光源能量的二氧化鈦光觸媒；
[0018]步驟6、含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末的調(diào)制；
[0019]步驟7、使用的二氧化鈦光觸媒溶液與含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末混合，制成發(fā)生負(fù)離子的二氧化鈦光觸媒復(fù)合溶液，添入含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末的量占二氧化鈦光觸媒復(fù)合溶液的11% -15%。
[0020]進(jìn)一步，步驟7中二氧化鈦光觸媒溶液中還加入各相當(dāng)于氫氧化鈦質(zhì)量的千分之二到萬(wàn)分之二的表面活性劑和增粘劑。
[0021]進(jìn)一步，所述的二氧化鈦的光觸媒能隙為2.2eV-2.4eV。
[0022]該新型光觸媒空氣凈化液及其制作方法與傳統(tǒng)的光觸媒空氣凈化液及其制作方法相比，具有以下有益效果:
[0023](I)本發(fā)明提供的光觸媒對(duì)光譜感應(yīng)區(qū)間比傳統(tǒng)感應(yīng)區(qū)間增大，可以接受更寬范圍光譜的感應(yīng)，因此在強(qiáng)光線或弱光線的作用下，都可以產(chǎn)生強(qiáng)烈催化降解功能，能有效地降解空氣中有毒有害氣體，能有效殺滅多種細(xì)菌，并能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解及無(wú)害化處理。
[0024](2)本發(fā)明提供的二氧化鈦光觸媒可通過(guò)溶膠制備、薄膜披覆、干燥燒結(jié)、表面改質(zhì)等步驟構(gòu)成的制造方法加以實(shí)現(xiàn)；該溶膠制備步驟是采用溶膠凝膠法制出二氧化鈦凝膠；然后通過(guò)薄膜披覆步驟的旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)將其均勻涂布于玻璃基材上；干燥燒結(jié)步驟是將均勻涂布二氧化鈦凝膠的玻璃基材置于高溫爐中，加熱以去除雜質(zhì)，并控制溫度令二氧化鈦形成銳鈦礦相結(jié)晶；最后再以表面改質(zhì)步驟，利用金屬電漿離子植入系統(tǒng)，將預(yù)定的過(guò)渡金屬離子植入二氧化鈦表面，據(jù)以達(dá)到表面改質(zhì)的功效。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0026]一種新型光觸媒空氣凈化液，在二氧化鈦中植入過(guò)渡金屬離子，形成一含有摻雜過(guò)渡金屬離子的二氧化鈦光觸媒，令該二氧化鈦光觸媒可被可見(jiàn)光催化，其特征在于:使用的二氧化鈦光觸媒溶液與含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末混合，制成發(fā)生負(fù)離子的二氧化鈦光觸媒復(fù)合溶液，添入含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末的量占二氧化鈦光觸媒復(fù)合溶液的11% -15%。
[0027]二氧化鈦光觸媒溶液中還加入各相當(dāng)于氫氧化鈦質(zhì)量的千分之二到萬(wàn)分之二的表面活性劑和增粘劑。[0028]表面活性劑為梭酸鹽、硫酸酷、磷酸鹽或聚合乙二醇類(lèi)或多價(jià)醇類(lèi)表面活性劑。
[0029]所采用的增粘劑為梭甲基纖維素、乙基纖維素、蒙脫石、甲基纖維素或丙烯酸類(lèi)增粘劑。
[0030]植入的過(guò)渡金屬離子包括由銅、鎳、釩、鐵所構(gòu)成群族中的至少一種；所述植入的過(guò)渡金屬離子劑量為1015-1016dose/cm2 ;所述過(guò)渡金屬離子植入的方式是利用金屬電衆(zhòng)尚子植入系統(tǒng)完成。
[0031]一種新型光觸媒空氣凈化液的制作方法，包括以下步驟:
[0032]步驟1、溶膠制備，采用溶膠凝膠法，將鈦金屬鹽溶于水或醇類(lèi)溶液中，加熱攪拌進(jìn)行水解及縮合反應(yīng)形成凝膠；
[0033]步驟2、薄膜披覆，以旋轉(zhuǎn)涂布法將二氧化鈦在一基材上均勻涂布形成薄膜；
[0034]步驟3、干燥燒結(jié)，將涂布二氧化鈦薄膜的基材置入高溫爐中，加熱干燥以去除溶劑與多余的有機(jī)物，并令該二氧化鈦形成結(jié)晶；
[0035]步驟4、表面改質(zhì)，以金屬電漿離子植入系統(tǒng)，將過(guò)渡金屬離子摻雜于二氧化鈦的光觸媒表面，降低能帶間隙并延緩電子一電洞對(duì)的再結(jié)合率；
[0036]步驟5、通過(guò)上述步驟制造出可吸收可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光源能量的二氧化鈦光觸媒；
[0037]步驟6、含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末的調(diào)制；
[0038]步驟7、使用的二氧化鈦光觸媒溶液與含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末混合，制成發(fā)生負(fù)離子的二氧化鈦光觸媒復(fù)合溶液，添入含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末的量占二氧化鈦光觸媒復(fù)合溶液的11% -15%。
[0039]該新型光觸媒空氣凈化液及其制作方法與傳統(tǒng)的光觸媒空氣凈化液及其制作方法相比，具有以下有益效果:
[0040](I)本發(fā)明提供的光觸媒對(duì)光譜感應(yīng)區(qū)間比傳統(tǒng)感應(yīng)區(qū)間增大，可以接受更寬范圍光譜的感應(yīng)，因此在強(qiáng)光線或弱光線的作用下，都可以產(chǎn)生強(qiáng)烈催化降解功能，能有效地降解空氣中有毒有害氣體，能有效殺滅多種細(xì)菌，并能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解及無(wú)害化處理。
[0041](2)本發(fā)明提供的二氧化鈦光觸媒可通過(guò)溶膠制備、薄膜披覆、干燥燒結(jié)、表面改質(zhì)等步驟構(gòu)成的制造方法加以實(shí)現(xiàn)；該溶膠制備步驟是采用溶膠凝膠法制出二氧化鈦凝膠；然后通過(guò)薄膜披覆步驟的旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)將其均勻涂布于玻璃基材上；干燥燒結(jié)步驟是將均勻涂布二氧化鈦凝膠的玻璃基材置于高溫爐中，加熱以去除雜質(zhì)，并控制溫度令二氧化鈦形成銳鈦礦相結(jié)晶；最后再以表面改質(zhì)步驟，利用金屬電漿離子植入系統(tǒng)，將預(yù)定的過(guò)渡金屬離子植入二氧化鈦表面，據(jù)以達(dá)到表面改質(zhì)的功效。
[0042]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型光觸媒空氣凈化液，在二氧化鈦中植入過(guò)渡金屬離子，形成一含有摻雜過(guò)渡金屬離子的二氧化鈦光觸媒，令該二氧化鈦光觸媒可被可見(jiàn)光催化，其特征在于:使用的二氧化鈦光觸媒溶液與含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末混合，制成發(fā)生負(fù)離子的二氧化鈦光觸媒復(fù)合溶液，添入含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末的量占二氧化鈦光觸媒復(fù)合溶液的11% -15%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型光觸媒空氣凈化液，其特征在于:二氧化鈦光觸媒溶液中還加入各相當(dāng)于氫氧化鈦質(zhì)量的千分之二到萬(wàn)分之二的表面活性劑和增粘劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述新型光觸媒空氣凈化液，其特征在于:表面活性劑為梭酸鹽、硫酸酷、磷酸鹽或聚合乙二醇類(lèi)或多價(jià)醇類(lèi)表面活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述新型光觸媒空氣凈化液，其特征在于:所采用的增粘劑為梭甲基纖維素、乙基纖維素、蒙脫石、甲基纖維素或丙烯酸類(lèi)增粘劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型光觸媒空氣凈化液，其特征在于:所述植入的過(guò)渡金屬離子包括由銅、鎳、釩、鐵所構(gòu)成群族中的至少一種；所述植入的過(guò)渡金屬離子劑量為1015-1016dOSe/cm2;所述過(guò)渡金屬離子植入的方式是利用金屬電漿離子植入系統(tǒng)完成。
6.一種新型光觸媒空氣凈化液的制作方法，包括以下步驟: 步驟1、溶膠制備，采用溶膠凝膠法，將鈦金屬鹽溶于水或醇類(lèi)溶液中，加熱攪拌進(jìn)行水解及縮合反應(yīng)形成凝膠； 步驟2、薄膜披覆，以旋轉(zhuǎn)涂布法將二氧化鈦在一基材上均勻涂布形成薄膜； 步驟3、干燥燒結(jié)，將涂布二氧化鈦薄膜的基材置入高溫爐中，加熱干燥以去除溶劑與多余的有機(jī)物，并令該二氧化鈦形成結(jié)晶； 步驟4、表面改質(zhì)，以金屬電漿離子植入系統(tǒng)，將過(guò)渡金屬離子摻雜于二氧化鈦的光觸媒表面，降低能帶間隙并延緩電子一電洞對(duì)的再結(jié)合率； 步驟5、通過(guò)上述步驟制造出可吸收可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光源能量的二氧化鈦光觸媒； 步驟6、含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末的調(diào)制； 步驟7、使用的二氧化鈦光觸媒溶液與含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末混合，制成發(fā)生負(fù)離子的二氧化鈦光觸媒復(fù)合溶液，添入含有電氣石粉的金屬氧化物混合粉末的量占二氧化鈦光觸媒復(fù)合溶液的11% _15%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述新型光觸媒空氣凈化液的制作方法，其特征在于:步驟7中二氧化鈦光觸媒溶液中還加入各相當(dāng)于氫氧化鈦質(zhì)量的千分之二到萬(wàn)分之二的表面活性劑和增粘劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述新型光觸媒空氣凈化液的制作方法，其特征在于:所述的二氧化鈦的光觸媒能隙為2.2eV-2.4eV。
【文檔編號(hào)】A01N59/16GK103785372SQ201210426113
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月31日
【發(fā)明者】關(guān)玉芳 申請(qǐng)人:關(guān)玉芳