光催化涂覆劑及其制備方法和涂覆方法
【專利摘要】本申請公開一種光催化涂覆劑及其制備方法和涂覆的方法，所述光催化涂覆劑包括：由以下質(zhì)量份數(shù)的配比組成，納米光催化劑0.1至20份、粘結(jié)劑0.01至2份、水溶性鈦化合物0.01至3份和去離子水100份。所述光催化涂覆劑還包含質(zhì)量份數(shù)為0.001至0.2份的金屬離子；所述金屬離子選自金離子、銀離子、鉑離子、鈀離子、銠離子、銥離子、銅離子、鐵離子、鈷離子、鎳離子、錳離子、釩離子、鉻離子、鉭離子、鑭離子、鈰離子中的一種或者幾種的任意比例混合物。本申請?zhí)峁┮环N光催化涂覆劑，該涂覆劑無毒環(huán)保、簡單易得、具有較高的透明性、分散懸浮穩(wěn)定、光催化性能高、易于緊密固定于多種基底材料上。
【專利說明】
光催化涂覆劑及其制備方法和涂覆方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光催化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光催化涂覆劑及其制備方法和涂覆的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]光催化材料是一種在光的照射下，自身不起變化，卻可以促進化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。光催化材料幾乎可分解對人體和環(huán)境有害的所有有機物質(zhì)及部分無機物質(zhì)，起到環(huán)境凈化的作用，它能有效利用自然界的太陽光，不造成資源的浪費及附加污染的形成。要使光催化材料盡可能的發(fā)揮光催化效率，需將其制備成納米尺度，納米尺度的光催化材料具有大的比表面積，能吸附較多的有機物，表現(xiàn)出較高的光催化效率。然而，納米尺度的光催化材料在使用過程中存在著一些缺陷，如納米尺度的光催化劑易于懸浮在空氣中，造成空氣中的顆粒污染物增加，不利于人類的身體健康；納米尺度的光催化劑在使用過程后也不易回收再利用，造成資源的浪費。
[0003]要充分利用納米尺度的光催化材料，一種有效的方式是將納米尺度的光催化材料制成涂覆劑后并將其涂覆固定于基底材料上。該方式可充分發(fā)揮光催化材料在納米尺度上的光催化效率，同時也可減少納米光催化材料懸浮后對環(huán)境造成的危害，有利于光催化材料的回收再利用。此外，將光催化材料涂覆固定于特定基底材料上，還能使基底材料具有自清潔的優(yōu)勢，可去除基底材料表面的油脂、霉、霉菌、藻類、細(xì)菌和病毒等。
[0004]目前，開發(fā)性能優(yōu)異的光催化涂覆劑受到人們廣泛的關(guān)注。優(yōu)異的光催化涂覆劑必須具備以下一些優(yōu)點:(1)光催化涂覆劑具有高效的光催化活性，尤其是涂覆固定于基底材料上仍具有優(yōu)異的光催化性能；(2)光催化涂覆劑能緊密的粘結(jié)固定于多種基底材料上，不易脫落；(3)光催化涂覆劑本身具有較高的透明性，分散懸浮穩(wěn)定，適用于各類基底材料的涂覆使用，不形成斑點，尤其是用于涂覆窗玻璃、汽車擋風(fēng)玻璃、用于觀察的手術(shù)器械等這些要求具有極高透光性的基底材料；(4)光催化涂覆劑使用過程中的涂覆工藝簡單，易于規(guī)?；褂茫?5)光催化涂覆劑本身需具有環(huán)保、無毒的優(yōu)點等。
[0005]鑒于目前光催化涂覆劑或多或少都存在一些缺陷，如催化效率不高、負(fù)載后易于脫落等，尋求一種具有性能優(yōu)異的光催化涂覆劑仍舊是一項技術(shù)難題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N光催化涂覆劑，該涂覆劑無毒環(huán)保、簡單易得、具有較高的透明性、分散懸浮穩(wěn)定、光催化性能高、易于緊密固定于多種基底材料上。本發(fā)明同時提供該光催化涂覆劑的制備的方法和涂覆使用的方法。
[0007]本申請一種光催化涂覆劑，包括:由以下質(zhì)量份數(shù)的配比組成，納米光催化劑0.1 至20份、粘結(jié)劑0.01至2份、水溶性鈦化合物0.01至3份和去離子水100份。
[0008]優(yōu)選的，所述光催化涂覆劑還包含質(zhì)量份數(shù)為0.001至0.2份的金屬離子；所述金屬離子選自金離子、銀離子、鉑離子、鈀離子、銠離子、銥離子、銅離子、鐵離子、鈷離子、鎳離子、錳離子、釩離子、鉻離子、鉭離子、鑭離子、鈰離子中的一種或者幾種的任意比例混合物。
[0009]優(yōu)選的，所述納米光催化劑選自納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米三氧化二鐵、納米氧化亞鐵、納米四氧化三鐵、納米氧化亞銅、納米氧化錫、納米二氧化錯、納米硫化鎘、納米三氧化媽、納米氧化鋪、納米二氧化猛中的一種或者幾種的任意比例混合物。
[0010]優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑選自果糖、葡萄糖、鹿糖、乳糖、麥芽糖、淀粉、纖維素、樹脂、水玻璃中的一種或者幾種的任意比例混合物。
[0011]優(yōu)選的，所述水溶性鈦化合物選自鈦酸、偏鈦酸、三氯化鈦、四氯化鈦、四氟化鈦、 硫酸鈦、硫酸氧鈦、過氧化鈦、過氧鈦酸、過氧基的鈦絡(luò)合物、二茂鈦、氟鈦酸銨、氟鈦酸鉀中的一種或者幾種的任意比例混合物。
[0012]本申請還提供一種如上所述光催化涂覆劑的制備方法，包括:51、將0.01至3份的所述水溶性鈦化合物分散于100份的所述去離子水中，攪拌形成鈦化合物水溶液；52、將0.01至2份的所述粘結(jié)劑加入到步驟S1配成的鈦化合物水溶液中，攪拌形成含有粘結(jié)劑的鈦化合物水溶液；53、將0.1至20份的所述納米光催化劑加入到步驟S2配成的含有粘結(jié)劑的鈦化合物水溶液中，攪拌混和均勻，得到的懸濁液即為所述光催化涂覆劑。
[0013]優(yōu)選的，在所述步驟S3中，在所述攪拌混和均勻的過程中加入0.001至0.2份的金屬離子。
[0014]本申請還提供一種如上所述光催化涂覆劑的涂覆方法，包括:采用浸漬、刮涂、旋涂、噴涂或濺射的方式的一種或幾種在基底材料的表面涂覆所述的光催化涂覆劑。
[0015]優(yōu)選的，將所述基底材料的表面涂覆所述光催化涂覆劑后對涂覆有光催化涂覆劑的所述基底材料加熱處理；所述加熱處理溫度為200攝氏度至600攝氏度；加熱處理時間為1小時至24小時。
[0016]優(yōu)選的，所述基底材料包括墻體、墻面、地板、玻璃、金屬、陶瓷、木材、天然或合成的纖維及其織造和非織造織物中的一種或幾種。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點在于:1.本申請?zhí)峁┑乃龉獯呋扛矂┩扛补潭ㄓ诨撞牧仙暇哂袃?yōu)異的光催化性能。
[0018]2.本申請?zhí)峁┑乃龉獯呋扛矂┠芫o密的粘結(jié)固定于多種基底材料上，不易脫落。
[0019]3.本申請?zhí)峁┑乃龉獯呋扛矂┍旧砭哂休^高的透明性，分散懸浮穩(wěn)定。
[0020]4.本申請?zhí)峁┑乃龉獯呋扛矂┖铣杉巴扛补に嚭唵危子谝?guī)?；a(chǎn)和使用。
[0021]5.本申請?zhí)峁┑乃龉獯呋扛矂┍旧硇杈哂协h(huán)保、無毒的優(yōu)點?！揪唧w實施方式】
[0022]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0023]本申請?zhí)峁┮环N光催化涂覆劑，包括:由以下質(zhì)量份數(shù)的配比組成，納米光催化劑 0.1至20份、粘結(jié)劑0.01至2份、水溶性鈦化合物0.01至3份和去離子水100份。
[0024]在配置所述光催化涂覆劑時，所述納米光催化劑、所述粘結(jié)劑、所述水溶性鈦化合物的質(zhì)量份數(shù)在添加過程中，其中所述納米光催化劑、所述粘結(jié)劑、所述水溶性鈦化合物三者中任一組分的添加量增加，其他組分也可以相應(yīng)增加，以獲得較好涂覆效果的所述光催化涂覆劑。比如:所述納米光催化劑的以其下限量為添加量，相對應(yīng)的所述粘結(jié)劑和所述水溶性鈦化合物也可以以自身的下限量為添加量。
[0025]所述納米光催化劑可以選自納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米三氧化二鐵、納米氧化亞鐵、納米四氧化三鐵、納米氧化亞銅、納米氧化錫、納米二氧化錯、納米硫化鎘、納米三氧化鎢、納米氧化鈰、納米二氧化錳中的一種或者幾種的任意比例混合物。為具有較好的光催化效果，所述納米光催化劑的粒徑可以為2納米至50納米。
[0026]所述粘結(jié)劑可以選自果糖、葡萄糖、蔗糖、乳糖、麥芽糖、淀粉、纖維素、樹脂、水玻璃中的一種或者幾種的任意比例混合物。
[0027]所述水溶性鈦化合物可以選自鈦酸、偏鈦酸、三氯化鈦、四氯化鈦、四氟化鈦、硫酸鈦、硫酸氧鈦、過氧化鈦、過氧鈦酸、過氧基的鈦絡(luò)合物、二茂鈦、氟鈦酸銨、氟鈦酸鉀中的一種或者幾種的任意比例混合物。
[0028]本實施方式的光催化涂覆劑有以下優(yōu)點:1.所述光催化涂覆劑涂覆固定于基底材料上具有優(yōu)異的光催化性能。2.所述光催化涂覆劑能緊密的粘結(jié)固定于多種基底材料上，不易脫落。3.所述光催化涂覆劑本身具有較高的透明性，分散懸浮穩(wěn)定。4.所述光催化涂覆劑合成及涂覆工藝簡單，易于規(guī)?；a(chǎn)和使用。5.所述光催化涂覆劑本身需具有環(huán)保、無毒的優(yōu)點。
[0029]在一個較佳的實施方式中，經(jīng)過發(fā)明人大量試驗，在所述光催化涂覆劑中加入所述金屬離子可以較大程度的提高光催化劑的光催化效率，并可以獲得可見光的催化效率， 具有較好的實際應(yīng)用效果。所述光催化涂覆劑還可以包含質(zhì)量份數(shù)為〇.〇〇1至〇.2份的金屬離子；所述金屬離子選自金離子、銀離子、鉑離子、鈀離子、銠離子、銥離子、銅離子、鐵離子、鈷離子、鎳離子、錳離子、釩離子、鉻離子、鉭離子、鑭離子、鈰離子中的一種或者幾種的任意比例混合物?？紤]到所述金屬離子通常以金屬鹽的方式存在，進而在實際應(yīng)用中，所述金屬離子的質(zhì)量份數(shù)可以為金屬鹽的質(zhì)量份數(shù)。
[0030]本申請一種實施方式還提供上述光催化涂覆劑的制備方法，它包括以下幾個步驟:51、將0.01至3份的所述水溶性鈦化合物分散于100份的去離子水中，攪拌形成鈦化合物水溶液；52、將0.01至2份的所述粘結(jié)劑加入到步驟S1配成的鈦化合物水溶液中，攪拌形成含有粘結(jié)劑的鈦化合物水溶液；53、將0.1至20份的納米光催化劑加入到步驟S2配成的含有粘結(jié)劑的鈦化合物水溶液中，攪拌混和均勻，得到的懸濁液即為所述光催化涂覆劑。
[0031]在所述步驟S3中，在攪拌混和均勻的過程中還可以加入0.001至0.2份的金屬離子。
[0032]本申請一種實施方式還提供如上所述光催化涂覆劑的涂覆方法，它包括:采用浸漬、刮涂、旋涂、噴涂或濺射的方式的一種或幾種在基底材料的表面涂覆所述的光催化涂覆劑。所述基底材料可以包括墻體、墻面、地板、玻璃、金屬、陶瓷、木材、天然或合成的纖維及其織造和非織造織物中的一種或幾種。
[0033]進一步的，將所述基底材料的表面涂覆所述光催化涂覆劑后對所述基底材料加熱處理；所述加熱處理溫度為200攝氏度至600攝氏度；加熱處理時間為1小時至24小時。 具體的，所述加熱處理時間可以隨著所述加熱處理溫度的增加適當(dāng)縮短，比如在以200攝氏度為所述加熱處理溫度時，所述加熱處理時間可以為24小時。
[0034]下面結(jié)合多個實施例來具體描述本發(fā)明申請原理。
[0035]以下各實施例中所用納米光催化劑選自納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米三氧化二鐵、納米氧化亞鐵、納米四氧化三鐵、納米氧化亞銅、納米氧化錫、納米二氧化錯、納米硫化鎘、納米三氧化鎢、納米氧化鈰、納米二氧化錳中的一種或者幾種的任意比例混合物。所述納米光催化劑的粒徑可以為2納米至50納米。所用粘結(jié)劑選自果糖、葡萄糖、鹿糖、乳糖、 麥芽糖、淀粉、纖維素、樹脂、水玻璃中的一種或者幾種的任意比例混合物。所用水溶性鈦化合物選自鈦酸、偏鈦酸、三氯化鈦、四氯化鈦、四氟化鈦、硫酸鈦、硫酸氧鈦、過氧化鈦、過氧鈦酸、過氧基的鈦絡(luò)合物、二茂鈦、氟鈦酸銨、氟鈦酸鉀中的一種或者幾種的任意比例混合物。所用金屬離子選自金離子、銀離子、鉑離子、鈀離子、銠離子、銥離子、銅離子、鐵離子、鈷離子、鎳離子、錳離子、釩離子、鉻離子、鉭離子、鑭離子、鈰離子中的一種或者幾種的任意比例混合物。所用基底材料選自墻體、墻面、地板、玻璃、金屬、陶瓷、木材、天然或合成的纖維及其織造和非織造織物中的一種或者幾種。
[0036]實施例1取3克水溶性鈦化合物，在劇烈攪拌的情況下分散于100克的去離子水中，持續(xù)劇烈攪拌直至形成鈦化合物水溶液；隨后，在劇烈攪拌的情況下往上述鈦化合物水溶液中添加2 克粘結(jié)劑，持續(xù)劇烈攪拌直至形成含有粘結(jié)劑的鈦化合物水溶液；隨后，在劇烈攪拌的情況下，往含有粘結(jié)劑的鈦化合物水溶液中緩慢的加入20克納米光催化劑，持續(xù)劇烈攪拌2小時，得到的穩(wěn)定懸濁液即為光催化涂覆劑。
[0037]實施例2取1克水溶性鈦化合物，在劇烈攪拌的情況下分散于100克的去離子水中，持續(xù)劇烈攪拌直至形成鈦化合物水溶液；隨后，在劇烈攪拌的情況下往上述鈦化合物水溶液中添加1 克粘結(jié)劑，持續(xù)劇烈攪拌直至形成含有粘結(jié)劑的鈦化合物水溶液；隨后，在劇烈攪拌的情況下，往含有粘結(jié)劑的鈦化合物水溶液中緩慢的加入10克納米光催化劑，持續(xù)劇烈攪拌2小時，得到的穩(wěn)定懸濁液即為光催化涂覆劑。
[0038]實施例3取0.01克水溶性鈦化合物，在劇烈攪拌的情況下分散于100克的去離子水中，持續(xù)劇烈攪拌直至形成鈦化合物水溶液；隨后，在劇烈攪拌的情況下往上述鈦化合物水溶液中添加0.01克粘結(jié)劑，持續(xù)劇烈攪拌直至形成含有粘結(jié)劑的鈦化合物水溶液；隨后，在劇烈攪拌的情況下，往含有粘結(jié)劑的鈦化合物水溶液中緩慢的加入0.1克納米光催化劑，持續(xù)劇烈攪拌2小時，得到的穩(wěn)定懸濁液即為光催化涂覆劑。
[0039]實施例4取〇.5克水溶性鈦化合物，在劇烈攪拌的情況下分散于100克的去離子水中，持續(xù)劇烈攪拌直至形成鈦化合物水溶液；隨后，在劇烈攪拌的情況下往上述鈦化合物水溶液中添加 0.5克粘結(jié)劑，持續(xù)劇烈攪拌直至形成含有粘結(jié)劑的鈦化合物水溶液；隨后，在劇烈攪拌的情況下，往含有粘結(jié)劑的鈦化合物水溶液中緩慢的加入5克納米光催化劑和0.02克的金屬離子鹽化合物，持續(xù)劇烈攪拌2小時，得到的穩(wěn)定懸濁液即為光催化涂覆劑。
[0040]實施例5取實施例1至實施例4中的任一光催化涂覆劑，噴涂于基底材料表面形成薄層，干燥后放入烘箱中，于200攝氏度下加熱處理24小時，即得到涂覆光催化劑的基底材料。
[0041]實施例6取實施例1至實施例4中的任一光催化涂覆劑，噴涂于基底材料表面形成薄層，干燥后放入馬弗爐中，于600攝氏度下加熱處理1小時，即得到涂覆光催化劑的基底材料。
[0042]實施例7取實施例1至實施例4中的任一光催化涂覆劑，噴涂于基底材料表面形成薄層，干燥后放入馬弗爐中，于400攝氏度下加熱處理8小時，即得到涂覆光催化劑的基底材料。
[0043] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入本發(fā)明要求保護的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種光催化涂覆劑，其特征在于，包括:由以下質(zhì)量份數(shù)的配比組成，納米光催化劑 0.1至20份、粘結(jié)劑0.01至2份、水溶性鈦化合物0.01至3份和去離子水100份。2.如權(quán)利要求1所述的光催化涂覆劑，其特征在于:所述光催化涂覆劑還包含質(zhì)量份 數(shù)為0.001至0.2份的金屬離子；所述金屬離子選自金離子、銀離子、鉑離子、鈀離子、銠離 子、銥離子、銅離子、鐵離子、鈷離子、鎳離子、錳離子、釩離子、鉻離子、鉭離子、鑭離子、鈰離 子中的一種或者幾種的任意比例混合物。3.如權(quán)利要求1所述的光催化涂覆劑，其特征在于:所述納米光催化劑選自納米二氧 化鈦、納米氧化鋅、納米三氧化二鐵、納米氧化亞鐵、納米四氧化三鐵、納米氧化亞銅、納米 氧化錫、納米二氧化錯、納米硫化鎘、納米三氧化媽、納米氧化鋪、納米二氧化猛中的一種或 者幾種的任意比例混合物。4.如權(quán)利要求1所述的光催化涂覆劑，其特征在于:所述粘結(jié)劑選自果糖、葡萄糖、蔗 糖、乳糖、麥芽糖、淀粉、纖維素、樹脂、水玻璃中的一種或者幾種的任意比例混合物。5.如權(quán)利要求1所述的光催化涂覆劑，其特征在于:所述水溶性鈦化合物選自鈦酸、偏 鈦酸、三氯化鈦、四氯化鈦、四氟化鈦、硫酸鈦、硫酸氧鈦、過氧化鈦、過氧鈦酸、過氧基的鈦 絡(luò)合物、二茂鈦、氟鈦酸銨、氟鈦酸鉀中的一種或者幾種的任意比例混合物。6.—種如權(quán)利要求1所述光催化涂覆劑的制備方法，其特征在于，包括:51、將0.01至3份的所述水溶性鈦化合物分散于100份的所述去離子水中，攪拌形成 鈦化合物水溶液；52、將0.01至2份的所述粘結(jié)劑加入到步驟S1配成的鈦化合物水溶液中，攪拌形成含 有粘結(jié)劑的鈦化合物水溶液；53、將0.1至20份的所述納米光催化劑加入到步驟S2配成的含有粘結(jié)劑的鈦化合物 水溶液中，攪拌混和均勻，得到的懸濁液即為所述光催化涂覆劑。7.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:在所述步驟S3中，在所述攪拌混和均 勻的過程中加入0.001至0.2份的金屬離子。8.—種如權(quán)利要求1所述光催化涂覆劑的涂覆方法，其特征在于，包括:采用浸漬、刮 涂、旋涂、噴涂或濺射的方式的一種或幾種在基底材料的表面涂覆所述的光催化涂覆劑。9.如權(quán)利要求8所述的涂覆方法，其特征在于:將所述基底材料的表面涂覆所述光催 化涂覆劑后對涂覆有光催化涂覆劑的所述基底材料加熱處理；所述加熱處理溫度為200攝 氏度至600攝氏度；加熱處理時間為1小時至24小時。10.如權(quán)利要求8所述的涂覆方法，其特征在于:所述基底材料包括墻體、墻面、地板、 玻璃、金屬、陶瓷、木材、天然或合成的纖維及其織造和非織造織物中的一種或幾種。
【文檔編號】B01J21/06GK106031887SQ201510118618
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月18日
【發(fā)明人】李建明
【申請人】李建明