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功能納米TiO<sub>2</sub>/Cu<sub>2</sub>O異相Fenton薄膜及制備方法和應(yīng)用的制作方法

文檔序號:1226505閱讀:167來源:國知局

專利名稱::功能納米TiO<sub>2</sub>/Cu<sub>2</sub>O異相Fenton薄膜及制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
:本發(fā)明涉及具有可見光殺菌、殺藻、殺癌細胞和降解有機污染物等功能的納米Ti02/Cu20異相Fenton薄膜及制備方法和應(yīng)用。屬于半導(dǎo)體納米材料復(fù)合技術(shù)與可見光催化氧化技術(shù)的結(jié)合,所得的異相Fenton薄膜可用在建筑室內(nèi)殺菌、降解有機物清潔涂料、建筑室外自潔凈涂料、金屬防污涂層、公共場所的殺菌涂層、醫(yī)院特殊殺菌涂層、日用化工產(chǎn)品等方面。
背景技術(shù)
:光氧化技術(shù)主要利用強氧化劑產(chǎn)生具有強氧化能力的氫氧自由基GOH)來徹底礦化有機污染物或殺滅細菌、藻類,屬于高級氧化技術(shù)。過氧化氫(Hz02)與Fe"—起構(gòu)成的Fenton試劑(&02+Fe")就是光氧化技術(shù)中的一種。Esplugas.S(WaterRes.2002,36(4),1034)小組的研究表明在高級氧化技術(shù)如03、03/H202、UV、UV/03、UV/H202、03/UV/H202禾卩電{七學(xué)過禾呈等降角軍苯酚的過程中,F(xiàn)enton試劑是最快的。除了廢水處理之外,它還可用于廢渣、沉淀、土壤的純化、生物活性污泥的脫水等,也可用于化工制備。但是,H202價格昂貴,而且由于在反應(yīng)過程中,中間產(chǎn)物會與氫氧自由基發(fā)生自消耗反應(yīng),最終導(dǎo)致11202利用率不高,需要快速補充,使使用成本很快提高。多相光催化技術(shù)是一種將光轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過程。其中,Ti02是一種研究得最多的光催化劑,但其只能在UV光下工作,雖然人們采用了摻雜、復(fù)合、移植金屬等方法來使其吸收光波長紅移,但最終效果并不是很明顯。半導(dǎo)體氧化亞銅(Cu20)的直接禁帶寬度約為2.0eV,完全可在可見光的輻射下產(chǎn)生電子和空穴,在制氫、超導(dǎo)、太陽能電池和電極材料方面有重要應(yīng)用。它也被用于可見光降解有機污染物(Appl.Cata.A:Gen.2006,299,292)。有報道將Cu+沉積在沸石表面在可見光照射下將NOx分解為N2和02(Appl.Surf.Sci.2001,174,177)。在Cu20的多相光催化研究中我們發(fā)現(xiàn)作為半導(dǎo)體材料,Cu20的光催化原理與二氧化鈦的存在很大區(qū)別,Cu20的導(dǎo)帶電位很負,導(dǎo)致激發(fā)產(chǎn)生的導(dǎo)帶電子具有很強的還原特性,在可見光存在下將吸附在表面的氧氣氧化為H202,與Fe2+—起就構(gòu)成了Fenton試劑(Appl.Cata.A:Gen.2006,299,292)。然而,窄禁帶的半導(dǎo)體用于光催化劑存在光激發(fā)的載流子傳輸效率不高、容易復(fù)合的問題[Chem.Rev.1998,171,175]。同時,Cii20長時間與水接觸容易被加速氧化而失去光催化活性。解決這個問題的辦法之一就是將Cu20與其他的半導(dǎo)體或?qū)w進行復(fù)合[Appl.Cata.B-Environ.2004,52,287]。同時為了滿足實際應(yīng)用需要,異相Fenton試劑或薄膜的研究正在受到人們廣泛的關(guān)注。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明選用二氧化鈦(Ti02)來與Cii20進行復(fù)合,因為Ti02的導(dǎo)帶電位比Cu20的正,而且Ti02很容易得到電子形成穩(wěn)定的三價鈦。將Cu20與Ti02通過化學(xué)方法復(fù)合在一起,并用無機粘合劑將之固定在襯底表面,固化后形成了具有很強可見光催化活性的異相Fenton薄膜,組成該薄膜的納米復(fù)合材料不僅化學(xué)穩(wěn)定性好,而且該薄膜具有很多功能,具有廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明的原理為半導(dǎo)體光催化活性的體現(xiàn)是由光激發(fā)的自由電子和空穴共同作用完成的,使電子與空穴有效分離,從而減少彼此間的復(fù)合是提高光量子效率的重要途徑。圖1顯不了Ti02和Cu20半導(dǎo)體復(fù)合材料光催化機理,左邊是與標準氫電極電勢比較圖。Ti02的導(dǎo)帶約為-0.2V,能帶間隙為3.2eV,而Cu20是目前己知的具有最高導(dǎo)帶的半導(dǎo)體之一,為-1.4V,能帶間隙為2.0eV。在可見光照射下,電子從Cu20的價帶躍遷到導(dǎo)帶。當(dāng)二種半導(dǎo)體結(jié)合時,由于Ti02的導(dǎo)帶比Cu20的導(dǎo)帶正很多,光激發(fā)電子就會從Cu20的導(dǎo)帶轉(zhuǎn)移到Ti02的導(dǎo)帶,造成電子在T!02晶體中積累,形成三價鈦(Ti3+)電子中心,這在復(fù)合材料XPS測試中得到證實。聚集在Ti02導(dǎo)帶上的電子傳遞給Ti02表面吸附的02,形成02—或者022—離子,這些離子再與H+結(jié)合,形成H202。而空穴在Cu20晶體中積累,形成正電荷中心(最后通過與有機染料的光催化降解產(chǎn)物或有效的空穴清除劑復(fù)合而消耗),從而使電子-空穴對有效分離,這樣就增強了復(fù)合材料的光催化效率。同時對Ti02而言,其光激發(fā)(紫外光部分)產(chǎn)生的空穴本身具有很強的氧化性,這些少量的空穴依然能夠發(fā)揮其優(yōu)勢來氧化有機污染物。因此,該復(fù)合體系中的11202產(chǎn)量應(yīng)該是很高的,該異相Fenton薄膜應(yīng)該具有很強的氧化性。實現(xiàn)本發(fā)明目的的方案為以納米Ti02作為誘導(dǎo)Cll20結(jié)晶的晶核,用電化學(xué)、化學(xué)沉積法、水熱法等化學(xué)方法制備得到Ti02/Cu20納米復(fù)合材料。通過控制反應(yīng)條件如Ti02加入量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物濃度等條件,可以得到不同催化性能的Ti02/Cu20納米復(fù)合材料。將一定量上述復(fù)合材料與一定量無機涂料粘合劑混合均勻,涂覆在清洗過襯底表面上制成Ti02/Cu20復(fù)合膜。復(fù)合膜在室溫下放置一段時間,待粘合劑完全固化后就得到異相Fenton薄膜材料。該異相Fenton薄膜材料在殺菌、殺藻、殺癌細胞和降解有機污染物等方面都有很好的效果,在建筑室內(nèi)殺菌、降解有機物清潔涂料、建筑室外自潔凈涂料、金屬防污涂層、公共場所的殺菌涂層、醫(yī)院特殊殺菌涂層、日用化工產(chǎn)品等方面均有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明的一種功能納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料,其特征是,它由Ti02/Cu20納米復(fù)合材料與無機涂料粘合劑組成,其中Ti02/Cu20納米復(fù)合材料與無機涂料粘合劑質(zhì)量比例為1:11:500;Ti02/Cll20納米復(fù)合材料中Ti02與CU20的質(zhì)量比例為1:0.011:100;其中,所述的無機涂料粘合劑選自鉀水玻璃涂料、鋰水玻璃涂料、鈉水玻璃涂料、或鈉鉀水玻璃涂料,優(yōu)選自鋰水玻璃涂料。制備上述功能納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料的方法,其制備步驟為步驟1、以納米Ti02作為誘導(dǎo)Cu20結(jié)晶的晶核,按Ti02與Cu20的質(zhì)量比例為1:0.011:100取TiO2和銅源,用化學(xué)方法制備Ti02/Cu20納米復(fù)合材料;步驟2、將步驟1制得的Ti02/Cu20納米復(fù)合材料與無機涂料粘合劑按質(zhì)量比例為1:11:500混合均勻,涂覆在清洗過的襯底表面上制成Ti02/Cu20復(fù)合膜;步驟3、將步驟2制得的Ti02/Cu20復(fù)合膜在室溫下放置,待粘合劑完全固化后就得到功能納米Ti02/Cu20異相Fenton薄膜材料;其中,所述的化學(xué)方法包括電化學(xué)法、化學(xué)沉積法和水熱法;所述的銅源選自金屬銅、醋酸銅、氯化銅或硫酸銅;所述的無機涂料粘合劑選自鉀水玻璃涂料、鋰水玻璃涂料、鈉水玻璃涂料或鈉鉀水玻璃涂料;所述的襯底選自玻璃、陶瓷、建筑墻面、塑料、金屬、橡膠、復(fù)合板、木質(zhì)地板、纖維、布或紙張。本發(fā)明制備上述Ti02/Cu20納米復(fù)合材料的電化學(xué)法,制備過程包括步驟1、在電解陰極池里加入1x10—550摩爾/升NaOH堿溶液,以鈦或鎳為陰極板;在1000毫升陽極池里加入經(jīng)機械研磨過的納米Ti021x10—350克,并攪拌均勻,用金屬銅作為陽極,用電解法使金屬銅溶解并形成Cu20;步驟2、電解控制電流大小為0.01~3A/cm2,溫度在40~90°C,反應(yīng)時間為160分鐘,在電解過程中應(yīng)持續(xù)攪拌;步驟3、將電解產(chǎn)物離心分離,并分別用乙醇、蒸餾水洗滌35次,在6(TC下真空干燥即得到Ti02/Cu20納米復(fù)合材料。本發(fā)明制備上述Ti02/Cu20納米復(fù)合材料的化學(xué)沉積法,制備過程包括步驟1、在二甘醇溶劑里加入經(jīng)機械研磨過的納米Ti02和醋酸銅,并攪拌使Ti02在體系中分散均勻,配成銅離子濃度為1x10—3lxl02摩爾/升,Ti02和醋酸銅的質(zhì)量比為1:0.011:100的混合溶液;步驟2、將步驟1得到的混合溶液升高溫度到150190°C,反應(yīng)時間為3~10小時,在反應(yīng)過程中應(yīng)持續(xù)攪拌;歩驟3、反應(yīng)完成后將產(chǎn)物離心分離,并分別用乙醇離心洗滌35次,在60。C下真空干燥即得到Ti02/Cu20納米復(fù)合材料。本發(fā)明制備上述Ti02/Cu20納米復(fù)合材料的水熱法(或溶劑熱),制備過程包括步驟1、在純水、純乙醇或乙醇與水體積比例為1:0.001-1:1000混合溶劑里加入經(jīng)機械研磨過的納米Ti02和硫酸銅(或醋酸銅、氯化銅),配成銅離子濃度為lxl0—6lxl03摩爾/升,Ti02和醋酸銅的質(zhì)量比為1:0.011:100的混合溶液,調(diào)pH值到79,超聲使Ti02在體系中分散均勻;步驟2、將混合溶液轉(zhuǎn)移到水熱釜,放入馬弗爐里,升高溫度到150~200°C,反應(yīng)時間為8~30小時;步驟3、反應(yīng)完成后將產(chǎn)物離心分離,并分別用乙醇、蒸餾水離心洗滌數(shù)次,在60°C下真空干燥即得到Ti02/Cu20納米復(fù)合材料。制備上述異相Fenton薄膜材料的方法,其特征是所需要的納米Ti02/Cu20復(fù)合材料制備前,納米級Ti02(自制或商品)應(yīng)經(jīng)過充分研磨。制備上述功能納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料的方法,其特征是,Ti02/Cu20納米復(fù)合材料與無機涂料粘合劑混合均勻后,涂覆在襯底上的工藝和涂料的涂覆工藝一致。制備上述功能納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料的方法,其特征是所得的異相Fenton薄膜材料常溫下所需要的固化時間為1—30天。由上述方法制備得到的功能納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料可見光(或太陽光)照射下能殺菌、殺藻、殺癌細胞和降解有機污染物,可以用于在建筑室內(nèi)殺菌、降解有機物清潔涂料、建筑室外自潔凈涂料、金屬防污涂層、醫(yī)院特殊殺菌涂層以及口用化T.產(chǎn)品等方面。圖l.界面電子轉(zhuǎn)移示意2.納米T刀2/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料對亞甲基蘭的光催化降解率圖3.納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料對活性艷紅的光催化降解率圖4不同類型納米殺藻布對微囊藻懸液細胞密度濃度變化的影響圖5納米殺藻布對水體中藻細胞濃度的影響(上面曲線為無Fenton復(fù)合薄膜的纖維比較組,下面曲線為納米殺藻布纖維組)圖6涂覆有納米薄膜材料的環(huán)盤電極上電壓和電流之間關(guān)系圖(a)納米Ti02/Cu20復(fù)合材料,(b)Ti02,(c)ZnO,(d)Cu20(微米級顆粒)具體實施例方式實施例1.用電化學(xué)法制備Ti02/Cu20納米復(fù)合材料來最終得到功能納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料的過程在電解之前在陰極池里加入2g經(jīng)機械研磨過的納米Ti02(P25,含80%銳鈦礦和20%的金紅石型的Ti02,DessugaCo)電解液是0.1摩爾/升NaOH堿溶液,鈦作為陰極;在陽極池里加入中1MNaCl鹽溶液,銅板作為陽極,用電解法使銅還原為Cu20。電解時控制電流大小為0.5A,溫度在8(TC左右,反應(yīng)時間為20分鐘,在電解過程中應(yīng)持續(xù)攪拌。將電解產(chǎn)物離心分離,并分別用乙醇、蒸餾水洗滌3次,在6(TC下真空干燥即可得到Ti02/Cu20(質(zhì)量比為1:1)納米復(fù)合材料。將制得的lg上述Ti02/Cu20納米復(fù)合材料與10ml鋰水玻璃(Li2Si03,含20M的SiO2,華中師范大學(xué)新材料廠)混合均勻,在130kPa氣壓下用空氣壓縮機噴涂在清洗過的玻璃片(75mmx26mmxlmm)表面上制成Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料。復(fù)合薄膜在室溫下放置6天左右待涂料完全固化后才可使用。將該復(fù)合薄膜玻璃片放在有機污染物溶液中,用H2S04調(diào)節(jié)溶液的pH值到4左右,分別加入0.08g/L的FeS04和0.10g/L的EDTA,用300w鹵鎢燈照射并通入空氣,即可降解有機污染物。結(jié)果見圖2、圖3。圖2為異相Fenton復(fù)合薄膜材料在上述條件下6小時對0.1g/L亞甲基蘭的光催化降解率,它可達到91%,單位面積的復(fù)合膜對亞甲基蘭的降解速率為0.40g/小時。圖3為該復(fù)合膜在上述條件下8小時對0.1g/L活性艷紅的光催化降解率,它可達到46%,單位面積的復(fù)合膜對亞甲基蘭的降解速率為0.15g/小時。將上述制備的1102/020納米復(fù)合材料與鋰水玻璃按1:10的質(zhì)量比例混合均勻,用空氣壓縮機將其噴涂到面積為100mmxl00mm玻璃的表面,固化后得到異相Fenton復(fù)合薄膜材料,該復(fù)合薄膜用于降解室內(nèi)甲醛等有機污染物,效果良好。具休實驗結(jié)果如表l所示。條件是在100W白幟燈照射下,(燈離樣品距離是10cm,用美國產(chǎn)甲醛測定儀(Model4160-2)測定甲醛的分解速度。表l納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料降解空氣中甲醛的結(jié)果0102030405060甲醛濃度(mg/m2)1.341.080.800.800.520.360.31將用上述電化學(xué)方法制備的Ti02/Cu20(質(zhì)量比為1:3)納米復(fù)合材料與鋰水玻璃按上述工藝條件在培養(yǎng)皿(080)表面上涂覆,將各種細菌放入到有異相Fenton復(fù)合薄膜材料的培養(yǎng)皿中。在室內(nèi)常用日光燈下,病毒噬菌體MB在一分鐘內(nèi)即全部失活,是即時的;對大腸桿菌、金黃色葡萄菌、肺炎克雷伯氏菌、粘質(zhì)沙雷氏菌等也有類似的殺滅作用。表2和表3是納米Ti02/Cu20(質(zhì)量比為1:3)異相Fenton涂層殺滅細菌的結(jié)果(所用的細菌種類有金黃色葡萄菌、肺炎克雷伯氏菌、粘質(zhì)沙雷氏菌、大腸桿菌),光強為10501X。表2納米Ti02/Cu20(1:3)異相Fenton涂層殺菌的作用(火齒圈寬度)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實施例2.用化學(xué)沉積法來制備Ti02/Cu20納米復(fù)合材料來最終得到納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料的過程-在200ml二甘醇溶劑里加入4g經(jīng)機械研磨過的納米Ti02(P25,含80%銳鈦礦和20%的金紅石型的Ti02,DessugaCo)和0.1M的醋酸銅,并攪拌使Ti02在體系中分散均勻。升高溫度到18(TC左右,反應(yīng)時間為3小時,在反應(yīng)過程中應(yīng)持續(xù)攪拌。反應(yīng)完成后將產(chǎn)物離心分離,并分別用乙醇離心洗滌3次,在6(TC下真空干燥即可得到Ti02/Cu20納米復(fù)合材料。將制得的2g上述復(fù)合材料與15ml鋰水玻璃(Li2Si03,含20%的Si02,華中師范大學(xué)新材料廠)混合,均勻涂覆在玻璃纖維布(300mmx300mm)表面上制成Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料。復(fù)合薄膜在室溫下放置10天左右待完全固化。實驗室結(jié)果顯示這種納米Ti02/Cii20異相Fenton復(fù)合薄膜材料纖維對組成水華的重要藻類微囊藻有較好的殺滅效果,結(jié)果如圖4所示,其細胞密度快速下降。2004年7月無錫五里湖某些區(qū)域產(chǎn)生了水華,水華藻主要為微囊藻。為驗證納米殺藻布的殺藻效果,在此進行了小型殺藻試驗。結(jié)果如圖5所示,由于水樣中各種顆粒較多,難以準確計數(shù)微囊藻細胞的數(shù)目,因此藻細胞的變化以Chla表示。從CMa的變化可以看出殺藻布的殺藻效果是十分明顯的。與對照D異相Fenton復(fù)合薄膜材料的纖維)相比,1天之內(nèi)水體葉綠素含量急劇下降76%,之后下降趨勢平緩,此現(xiàn)象與實驗室測試結(jié)果相似。實施例3.用水熱(或溶劑熱)法來制備Ti02/Cu20納米復(fù)合材料來最終得到納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料的過程反應(yīng)之前在80ml乙醇-水混合溶劑(乙醇與水體積比為1:3)里加入3g經(jīng)機械研磨過的納米Ti02(P25,含80%銳鈦礦和20%的金紅石型的Ti02,DessugaCo)和0.05M的硫酸銅,調(diào)pH值到79,超聲使Ti02在體系中分散均勻。將混合溶液轉(zhuǎn)移到水熱釜,放入馬弗爐里,升高溫度到180~200°C,反應(yīng)時間為18小時。反應(yīng)完成后將產(chǎn)物離心分離,并分別用乙醇、蒸餾水離心洗滌3次,在6(TC下真空千燥即可得到Ti02/Cu20納米復(fù)合材料。將制得的3g上述Ti02/Cu20納米復(fù)合材料與15ml鋰水玻璃(Li2Si03,含20%的Si02,華中師范大學(xué)新材料廠)混合,均勻涂覆在電極或各種襯底表面上制成Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料。復(fù)合薄膜在室溫下放置IO天左右待完全固化。我們使用環(huán)盤電極方法來比較了表面涂覆有各種半導(dǎo)體薄膜材料的電極在可見光照射下析出過氧化氫的情況(其他半導(dǎo)體薄膜在電極上涂覆過程與本發(fā)明的復(fù)合材料的一致)。從圖6可以看出,不同半導(dǎo)體薄膜材料光激發(fā)產(chǎn)生的過氧化氫的量不同,由大到小的順序為納米Ti02/Cu20復(fù)合材料>>Cu20(微米級顆粒)>ZnO〉Ti02(P-25)。涂覆有納米Ti02/Cu20復(fù)合材料的電極峰電流達到了40mA/cm2,由收集效率為N=0.43計算得到的H202產(chǎn)率達到3.5mMhr"cm—2(500WXe燈照射),這樣高的11202產(chǎn)率使該納米Ti02/Cu20異相Fenton薄膜材料在可見光下的應(yīng)用成為可能。表4顯示的是上述制備的納米Ti02/Cu20異相Fenton薄膜材料可見光下降解有機污染物、甲醛、殺滅細菌、藻類和癌細胞的實驗結(jié)果??梢娫摷{米Ti02/Cu20異相Fenton薄膜具有非常強功能,具有非常廣闊的應(yīng)用前景。表4不同襯底上納米Ti02/Cii20異相Fenton薄膜材料可見光激發(fā)下的功能降解或殺滅對象光照時間,,j^^2、效果<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>細菌(埃希氏菌、葡萄狀球菌、沙雷氏菌、大腸桿10分鐘菌)藻類(微囊藻)24小時1020對這4種細菌抑菌圈直徑達到10-12mm開始5h有73.92。/。失去細胞壁,24h后89.1%失去細胞壁,而且葉綠素濃度下降18.7%樣品1的襯底是玻璃片,樣品2-4的襯底是玻璃杯,樣品5的襯底是濾紙,樣品6的襯底是玻璃纖維。權(quán)利要求1.一種功能納米TiO2/Cu2O異相Fenton復(fù)合薄膜材料,其特征是,它由TiO2/Cu2O納米復(fù)合材料與無機涂料粘合劑組成,其中TiO2/Cu2O納米復(fù)合材料與無機涂料粘合劑質(zhì)量比例為1∶1~1∶500;TiO2/Cu2O納米復(fù)合材料中TiO2與Cu2O的質(zhì)量比例為1∶0.01~1∶100;其中,所述的無機涂料粘合劑選自鉀水玻璃涂料、鋰水玻璃涂料、鈉水玻璃涂料或鈉鉀水玻璃涂料。2.如權(quán)利要求1所述的功能納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料,其特征是,所述的無機涂料粘合劑選用鋰水玻璃涂料。3.功能納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料的制備方法,其特征是,制備方法歩驟為步驟1、以納米Ti02作為誘導(dǎo)Cu20結(jié)晶的晶核,按Ti02與Cu20的質(zhì)量比例為1:0.011:100取Ti02和銅源,用化學(xué)方法制備Ti02/Cu20納米復(fù)合材料;步驟2、將步驟1制得Ti02/Cu20納米復(fù)合材料與無機涂料粘合劑按質(zhì)量比例為l:11:500混合均勻,涂覆在清洗過的襯底表面上制成Ti02/Cu20復(fù)合膜;步驟3、將步驟2制得的Ti02/Cu20復(fù)合膜在室溫下放置,待粘合劑完全固化后就得到功能納米Ti02/Cu20異相Fenton薄膜材料;其中,所述的化學(xué)方法包括電化學(xué)法、化學(xué)沉積法和水熱法;所述的銅源選自金屬銅、醋酸銅、氯化銅或硫酸銅;所述的無機涂料粘合劑選自鉀水玻璃涂料、鋰水玻璃涂料、鈉水玻璃涂料或鈉鉀水玻璃涂料;所述的襯底選自玻璃、陶瓷、建筑墻面、塑料、金屬、橡膠、復(fù)合板、木質(zhì)地板、纖維、布或紙張。4.如權(quán)利要求3所述的功能納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料的制備方法,其特征是,所述的制備Ti02/Cu20納米復(fù)合材料的化學(xué)方法為電化學(xué)法,制備過程包括步驟1、在電解陰極池里加入1X10—550摩爾/升NaOH堿溶液,以鈦或鎳為陰極板;在1000毫升陽極池里加入經(jīng)機械研磨過的納米Ti021X1(T350克,并攪拌均勻,用金屬銅作為陽極,用電解法使金屬銅溶解并形成Cu20;步驟2、電解控制電流大小為0.01~3A/cm2,溫度在40~90°C,反應(yīng)時間為160分鐘,在電解過程中應(yīng)持續(xù)攪拌;步驟3、將電解產(chǎn)物離心分離,并分別用乙醇、蒸餾水洗滌35次,在60'C下真空干燥即得到Ti02/Cu20納米復(fù)合材料。5.如權(quán)利要求3所述的功能納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料的制備方法,其特征是,所述的制備Ti02/Cu20納米復(fù)合材料的化學(xué)萬法是化學(xué)沉積法,制備過程包括步驟1、在二甘醇溶劑里加入經(jīng)機械研磨過的納米Ti02和醋酸銅,并攪拌使Ti02在體系中分散均勻,配成銅離子濃度為1X1(T31X102摩爾/升,Ti02和醋酸銅的質(zhì)量比為1:0.011:IOO的混合溶液;步驟2、將步驟1得到的混合溶液升高溫度到150~190°C,反應(yīng)時間為310小時,在反應(yīng)過程中應(yīng)持續(xù)攪拌;步驟3、反應(yīng)完成后將產(chǎn)物離心分離,并分別用乙醇離心洗滌35次,在60'C下真空干燥即得到Ti02/Cu20納米復(fù)合材料。6.如權(quán)利要求3所述的功能納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料的制備方法,其特征是,所述的制備Ti02/Cu20納米復(fù)合材料的化學(xué)方法是水熱法,制備過程包括步驟1、在純水、純乙醇、或乙醇與水體積比例為1:0.001~1:1000混合溶劑里加入經(jīng)機械研磨過的納米Ti02和硫酸銅(或醋酸銅、氯化銅),配成銅離子濃度為1X10—61X103摩爾/升,Ti02和醋酸銅的質(zhì)量比為l:0.011:100的混合溶液,調(diào)pH值至U79,超聲使Ti02在體系中分散均勻;步驟2、將混合溶液轉(zhuǎn)移到水熱釜,放入馬弗爐里,升高溫度到150~200°C,反應(yīng)時間為830小時;步驟3、反應(yīng)完成后將產(chǎn)物離心分離,并分別用乙醇、蒸餾水離心洗滌數(shù)次,在6(TC下真空干燥即得到Ti02/Cu20納米復(fù)合材料。7.如權(quán)利要求3所述的功能納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料的制備方法,其特征是,步驟2中Ti02/Cu20納米復(fù)合材料與無機涂料粘合劑混合均勻后,涂覆在襯底上的工藝和涂料的涂覆工藝一致。8.權(quán)利要求1所述的功能納米Ti02/Cu20異相Fenton復(fù)合薄膜材料的應(yīng)用,其特征是,用于建筑室內(nèi)殺菌、降解有機物清潔涂料、建筑室外自潔凈涂料、金屬防污涂層、醫(yī)院特殊殺菌涂層和日用化工產(chǎn)P叩o全文摘要一種納米TiO<sub>2</sub>/Cu<sub>2</sub>O異相Fenton復(fù)合薄膜材料,它由TiO<sub>2</sub>/Cu<sub>2</sub>O納米復(fù)合材料與無機涂料粘合劑組成,其中TiO<sub>2</sub>/Cu<sub>2</sub>O納米復(fù)合材料與無機涂料粘合劑質(zhì)量比為1∶1-1∶500;TiO<sub>2</sub>/Cu<sub>2</sub>O納米復(fù)合材料中TiO<sub>2</sub>與Cu<sub>2</sub>O的質(zhì)量比為1∶O.01-1∶100;制備方法以納米TiO<sub>2</sub>作為誘導(dǎo)Cu<sub>2</sub>O結(jié)晶的晶核,用電化學(xué)法、化學(xué)沉積法或水熱法制備TiO<sub>2</sub>/Cu<sub>2</sub>O納米復(fù)合材料;將制得的復(fù)合材料與無機涂料粘合劑混合均勻,涂覆在清洗過的襯底表面上制成TiO<sub>2</sub>/Cu<sub>2</sub>O復(fù)合膜,到粘合劑完全固化后就得到異相Fenton薄膜材料。該納米TiO<sub>2</sub>/Cu<sub>2</sub>O異相Fenton薄膜材料在殺菌、殺藻、殺癌細胞和降解有機污染物等方面都有很好的效果,可望用于建筑室內(nèi)殺菌、降解有機物清潔涂料、建筑室外自潔凈涂料、金屬防污涂層、公共場所的殺菌涂層、醫(yī)院特殊殺菌涂層、日用化工產(chǎn)品等。文檔編號A61L2/14GK101322939SQ200810048528公開日2008年12月17日申請日期2008年7月25日優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日發(fā)明者穎余,張永剛,芬徐,李家麟申請人:華中師范大學(xué)
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