專利名稱：蓄能光催化材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄能光催化材料，可以用于陶瓷、玻璃、涂料、塑料、油漆、油墨等行業(yè)，進行有機物降解、細菌殺滅和夜晚裝飾。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平和健康意識的提高，對生活質(zhì)量的要求越來越高，生活在美麗而潔凈的環(huán)境中是人們的普遍追求。
納米光催化材料例如TiO2和ZnO，在外界光的照射下，能有效地分解周圍環(huán)境中的有機污染物和細菌，為人們提供一個清潔的環(huán)境。長余輝蓄能發(fā)光材料能夠吸收外部光包括紫外光，太陽光，照明用光等，當光源關(guān)閉時能夠緩慢發(fā)光，從而具有顯示裝飾功能。如果將這兩種材料相結(jié)合，那么在發(fā)揮各自功能的基礎(chǔ)上，可以設(shè)想長余輝發(fā)光材料能夠為光催化材料提供光源，從而實現(xiàn)蓄能光催化。
本發(fā)明擬提出蓄能光催化材料這樣一種材料，將長余輝蓄能發(fā)光材料和光催化材料相結(jié)合，實現(xiàn)長余輝蓄能發(fā)光與光催化的協(xié)同作用，提高光催化效果，實現(xiàn)無光照時的催化降解作用。關(guān)于這方面的技術(shù)，查閱了大量的文獻資料沒有發(fā)現(xiàn)相近的內(nèi)容在期刊、雜志、手冊和書籍上等發(fā)表。查閱中國專利數(shù)據(jù)庫，沒有發(fā)現(xiàn)相近發(fā)明專利。查閱世界專利數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)美國專利6569386曾提出利用蓄能發(fā)光材料為TiO2提供光源，實現(xiàn)黑暗中對NH3的降解，但是此專利沒有解決蓄能發(fā)光材料不抗水解的問題，不能用在高濕度甚至水溶液環(huán)境中，且此專利沒有給出吸光以后在黑暗中的降解作用結(jié)果，而是在光照下進行測試，并不能證明蓄能發(fā)光材料對光催化的作用。美國專利6429169將蓄能發(fā)光材料與TiO2進行顆粒復(fù)合，也沒有解決不抗水解的問題，且此專利也沒有給出具體的實例證明黑暗中蓄能發(fā)光材料對光催化的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能將長余輝蓄能發(fā)光材料和光催化材料相結(jié)合，實現(xiàn)長余輝蓄能發(fā)光與光催化的協(xié)同作用，提高光催化效果，實現(xiàn)無光照時的催化降解作用的蓄能光催化材料。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是蓄能光催化材料，其特點在于將蓄能發(fā)光材料和光催化材料通過以下任意一種方式復(fù)合在一起形成新的蓄能光催化材料(1)將蓄能發(fā)光材料在各種襯底上制備成發(fā)光釉，然后將光催化材料在發(fā)光釉表面固定；(2)將蓄能發(fā)光材料制備成發(fā)光陶瓷，然后將光催化材料在發(fā)光陶瓷表面固定，對于易水解的發(fā)光材料，在制備陶瓷時加入玻璃形成相進行包裹，或在制備完陶瓷后在表面包覆一層耐水薄膜；(3)將蓄能發(fā)光材料制成發(fā)光玻璃，然后將光催化材料在表面固定；(4)將蓄能發(fā)光材料和光催化材料混合于涂料內(nèi)，制備成具有蓄能光催化作用的功能涂料，此種方式的結(jié)合，用于水性涂料時需在易水解的長余輝發(fā)光材料表面包覆一層耐水薄膜；(5)將蓄能發(fā)光材料制成發(fā)光油漆，然后在油漆表面固定光催化材料；(6)將蓄能發(fā)光材料制成發(fā)光油墨，固化后在油墨表面固定光催化材料。
上述的蓄能發(fā)光材料成分為aMO·bAl2O3·cSiO2·dB2O3∶RE，M′，其中a＝1～4，b＝0～7，c＝0～2，d＝0～0.10，RE為稀土元素，M為除稀土元素以外的金屬元素，M′為金屬元素；光催化材料為TiO2或ZnO。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點是能同時具有夜晚自發(fā)光特性和光照下降解污染的能力，而且長余輝蓄能發(fā)光材料的緩釋自發(fā)光能為光催化材料提供光源，實現(xiàn)無外光照射下的催化降解功能。


圖1為本發(fā)明的蓄能光催化材料對羅丹明B的降解曲線圖；
圖2為本發(fā)明的蓄能光催化材料對甲基橙的降解曲線圖。
實施方式實施例1此實施例是將蓄能發(fā)光材料在各種襯底上制備成發(fā)光釉，然后將光催化材料在發(fā)光釉表面固定的一個例子。所述的各種襯底可以為耐高溫陶瓷、金屬或搪瓷等。
下面是具體制備步驟(1)將陶瓷釉熔塊粉、綠色長余輝發(fā)光粉SrO·Al2O3·0.05B2O3∶Dy，Eu(200目)、CMC、膨潤土按50∶48∶1∶1稱量，用水為介質(zhì)將各原料球磨混合成均勻漿料；(2)將此漿料均勻施于不銹鋼表面，90℃干燥后，于空氣煅燒爐中于760℃快速燒成發(fā)光釉；(3)將TiO2溶膠施于發(fā)光釉層表面，90℃干燥后，于空氣煅燒爐中450℃煅燒2小時得到蓄能光催化材料。
實施例2此實施例是將蓄能發(fā)光材料在各種襯底上制備成發(fā)光釉，然后將光催化材料在發(fā)光釉表面固定的另一例子。
下面是具體的制備步驟(1)將陶瓷釉熔塊粉、藍色長余輝發(fā)光粉4SrO·7Al2O3·0.03B2O3∶Nd，Eu(200目)、膨潤土按50∶50∶0.5稱量，用濃度為1％的CMC溶液混合成均勻漿料；(2)將此漿料均勻施于光滑陶瓷表面，90℃干燥后，于空氣煅燒爐中于790℃快速燒成發(fā)光釉；(3)將TiO2溶膠施于發(fā)光釉層表面，90℃干燥后，于空氣煅燒爐中500℃煅燒1小時即得蓄能光催化材料。
實施例3
此例是將蓄能發(fā)光陶瓷與光催化材料復(fù)合的一個例子。
具體的制備步驟是(1)將藍色發(fā)光粉末4SrO·7Al2O3·0.05B2O3∶Nd，Eu和5％濃度的粘合劑聚乙烯醇(PVA)水溶液混合均勻，在模具中壓制成一定的形狀，在600℃煅燒2小時；(2)然后于弱還原氣氛(5％H2+95％N2)下1350℃煅燒3小時得到發(fā)光陶瓷；(3)將TiO2溶膠施于發(fā)光陶瓷表面，90℃干燥后，于空氣煅燒爐中550℃保溫1小時得到蓄能光催化材料。。
實施例4此實施例是將蓄能發(fā)光陶瓷與光催化材料復(fù)合的另一個例子。
下面是具體的制備步驟(1)將藍色發(fā)光粉末4SrO·7Al2O3·0.05B2O3∶Nd，Eu和粘合劑磷酸鋁用水混合均勻，在模具中形成一定的形狀，在600℃煅燒2小時得到發(fā)光陶瓷；(2)將TiO2溶膠施于發(fā)光陶瓷表面，90℃干燥后，于空氣煅燒爐中400℃保溫2小時得到蓄能光催化材料。
實施例5此例是將蓄能發(fā)光玻璃與光催化材料復(fù)合的一個例子。
下面是具體的制備步驟(1)實驗所用玻璃載體的組成為30SiO2·20B2O3·20BaO·5ZnO·15Na2O·10K2O，將原料混合球磨均勻，1200℃保溫1小時，然后水淬制得低熔點的硼硅酸鹽玻璃粉末；(2)以該低熔點玻璃粉末和SrO·Al2O3·0.05B2O3∶Dy，Eu綠色發(fā)光粉末以75∶25比例混合均勻，在800℃條件下保溫30分鐘，制得外觀和性能良好的光致發(fā)光玻璃；(3)將ZnO溶膠施于發(fā)光玻璃表面，80℃干燥后，于空氣煅燒爐中500℃保溫3小時得到蓄能光催化材料。
實施例6此例是將蓄能發(fā)光玻璃與光催化材料復(fù)合的另一例子。
下面是具體的制備步驟(1)實驗所用玻璃載體的組成為18SiO2·45B2O3·25BaO·12Na2O，將原料混合球磨均勻，1180℃保溫2小時，然后水淬制得低熔點的硼硅酸鹽玻璃粉末；(2)以該低熔點玻璃粉末和藍色4SrO·7Al2O3·0.02B2O3∶Nd，Eu發(fā)光粉末以80∶20比例混合均勻，在810℃條件下保溫5分鐘，制得外觀和性能良好的光致發(fā)光玻璃；(3)將TiO2溶膠施于發(fā)光玻璃表面，80℃干燥后，于空氣煅燒爐中450℃保溫2小時得到蓄能光催化材料；實施例7此例是在蓄能發(fā)光塑料薄膜表面制備光催化材料的一個例子。
下面是具體的制備步驟(1)將30gSrO·Al2O3·0.03B2O3∶Dy，Eu綠色蓄能發(fā)光材料粉末加入到40g聚甲基丙烯酸甲酯透明塑料中，擠壓、造粒、混煉、熱壓成型制成發(fā)光塑料薄膜；(2)將TiO2溶膠施于發(fā)光薄膜表面，室溫干燥得到蓄能光催化材料。
實施例8此例是在蓄能發(fā)光塑料薄膜表面制備光催化材料的另一個例子。
下面是具體的制備步驟(1)將20gSrO·Al2O3·0.1B2O3∶Dy，Eu綠色蓄能發(fā)光材料粉末、30g聚氯乙稀(PVC)樹脂，10g鄰苯二甲酸二辛酯球磨均勻，然后用壓延機壓成發(fā)光薄膜；(2)將TiO2溶膠施于發(fā)光薄膜表面，40℃干燥即可得到蓄能光催化材料。
實施例9
此例是制備蓄能光催化功能涂料的一個例子。
下面是具體的制備步驟將10g藍綠色3SrO·MgO·4SiO2∶Dy，Eu(250目)長余輝發(fā)光粉末、0.5gTiO2納米粉末與200ml商用丙烯酸涂料和0.2g膨潤土混合，劇烈機械攪拌均勻，刷涂于墻面，十幾分鐘后涂料干燥，就可以形成蓄能光催化功能涂料。
實施例10此例是制備蓄能光催化功能涂料的另一個例子。
下面是具體的制備步驟將20g CaO·Al2O3·0.04B2O3∶La，Nd，Eu(250目)紫色長余輝發(fā)光粉末、1gTiO2納米粉末與200ml商用丙烯酸涂料、0.1ml磷酸三丁脂和0.3g膨潤土混合，劇烈機械攪拌均勻，刷涂于墻面，十幾分鐘后涂料干燥，就可以形成蓄能光催化功能涂料。
實施例11此例是制備蓄能光催化功能油漆的一個例子。將藍色4SrO·7Al2O3·0.05B2O3∶Nd，Eu(200目)長余輝發(fā)光粉末與透明丙烯酸油漆混合，攪拌均勻，刷涂于墻面，十幾分鐘后油漆干燥；再將TiO2溶膠施于發(fā)光油漆表面，室溫干燥即可得到蓄能光催化功能油漆。
實施例12此例是制備蓄能光催化功能油墨的一個例子。將調(diào)光油∶固化劑∶油墨∶藍色4SrO·7Al2O3·0.05B2O3∶Nd，Eu長余輝發(fā)光粉末(200目)按照100∶15∶15∶100的比例機械攪拌均勻，然后采用絲網(wǎng)印刷工藝印制到白色瓷磚上，置于120℃保溫5分鐘，讓發(fā)光油墨完全固化。在固化的油墨表面涂一層TiO2溶膠，90℃干燥即得蓄能光催化油墨。
如圖1所示，本發(fā)明如實施例2所示的蓄能光催化材料，測試其對羅丹明B溶液的降解能力。將邊長為30mm的表面制備蓄能光催化材料的方形面磚用8W黑光燈照射15分鐘，然后面朝下懸掛在盛有10ml濃度為2ppm的羅丹明B溶液的不透光燒杯中，使材料表面剛好與溶液的液面接觸，溶液的初始濃度為2mg/L。在黑暗中放置一天，測試羅丹明溶液的濃度。然后再將此材料取出再照射15分鐘，再放入此羅丹明B溶液中在黑暗中放置一天，測試溶液的濃度。如此反復(fù)多次進行，測試結(jié)果如圖1所示，其中次數(shù)是照射和測試一遍的次數(shù)。從結(jié)果看出，蓄能材料吸收光后，在黑暗中緩慢釋放出光，為光催化材料提供光源，從而使有機物降解。
如圖2所示，如實施例4所示的蓄能光催化材料，測試其對甲基橙溶液的降解能力。將直徑為20mm的蓄能光催化陶瓷片置于50ml濃度為10ppm的甲基橙溶液中，在照明用高壓汞燈下進行光照，半小時后測試溶液的吸收譜如圖2中a所示，將光源關(guān)閉，遮光放置8小時，再次測試溶液的吸收譜如圖2中b所示，在465nm處的吸收峰降低，270nm的吸收峰增強，表明甲基橙在蓄能光催化作用下被降解。
權(quán)利要求
1.蓄能光催化材料，其特征在于將蓄能長余輝發(fā)光材料和光催化材料通過以下任意一種方式復(fù)合在一起形成新的蓄能光催化材料(1)將蓄能發(fā)光材料在各種襯底上制備成發(fā)光釉，然后將光催化材料在發(fā)光釉表面固定；(2)將蓄能發(fā)光材料制備成發(fā)光陶瓷，然后將光催化材料在發(fā)光陶瓷表面固定，對于易水解的發(fā)光材料，在制備陶瓷時加入玻璃形成相進行包裹，或在制備完陶瓷后在表面包覆一層耐水薄膜；(3)將蓄能發(fā)光材料制成發(fā)光玻璃，然后將光催化材料在表面固定；(4)將蓄能發(fā)光材料和光催化材料混合于涂料內(nèi)，制備成具有蓄能光催化作用的功能涂料，此種方式的結(jié)合，用于水性涂料時需在易水解的長余輝發(fā)光材料表面包覆一層耐水薄膜；(5)將蓄能發(fā)光材料制成發(fā)光油漆，然后在油漆表面固定光催化材料；(6)將蓄能發(fā)光材料制成發(fā)光油墨，固化后在油墨表面固定光催化材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能光催化材料，其特征在于所述的蓄能發(fā)光材料成分為aMO·bAl2O3·cSiO2·dB2O3RE，M′，其中a＝1～4，b＝0～7，c＝0～2，d＝0～0.10，RE為稀土元素，M為除稀土元素以外的金屬元素，M′為金屬元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄能光催化材料，其特征在于所述的光催化材料為TiO2或ZnO。
全文摘要
蓄能光催化材料，將蓄能長余輝發(fā)光材料和光催化材料通過以下任意一種方式復(fù)合在一起形成新的蓄能光催化材料(1)將蓄能發(fā)光材料在各種襯底上制備成發(fā)光釉，然后將光催化材料在發(fā)光釉表面固定；(2)將蓄能發(fā)光材料制備成發(fā)光陶瓷，然后將光催化材料在發(fā)光陶瓷表面固定；(3)將蓄能發(fā)光材料制成發(fā)光玻璃，然后將光催化材料在表面固定；(4)將蓄能發(fā)光材料和光催化材料混合于涂料內(nèi)，制備成具有蓄能光催化作用的功能涂料；(5)將蓄能發(fā)光材料制成發(fā)光油漆，然后在油漆表面固定光催化材料；(6)將蓄能發(fā)光材料制成發(fā)光油墨，固化后在油墨表面固定光催化材料。本發(fā)明能同時具有夜晚自發(fā)光特性和光照下降解污染的能力，而且長余輝蓄能發(fā)光材料的緩釋自發(fā)光能為光催化材料提供光源，實現(xiàn)無外光照射下的催化降解功能。
文檔編號B01J21/00GK1712126SQ20041000923
公開日2005年12月28日 申請日期2004年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月22日
發(fā)明者張俊英, 葛琦, 潘鋒, 楊春, 王天民 申請人:北京航空航天大學(xué)