[發(fā)明專利]在空心玻璃微珠表面制備納米銀和二氧化鈦薄膜的方法

有效

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• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN103007931A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 詹建朝;張輝
• 申請（專利權(quán)）人: 嘉興學(xué)院
• 主分類號: B01J23/50
• 分類號: B01J23/50;A62D3/176;A62D101/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能性無機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種空心玻璃微珠的改性方法，具體地說是一種先采用化學(xué)鍍方法對空心玻璃微珠表面包覆納米銀層，然后采用水熱法包覆銳鈦礦型納米二氧化鈦薄膜的改性方法。

背景技術(shù)

納米二氧化鈦具有抗菌、防紫外線、光催化和自潔凈等功效，廣泛用于太陽能電池、化妝品、功能纖維、涂料和精細(xì)陶瓷等領(lǐng)域。相比金紅石型二氧化鈦，銳鈦礦納米二氧化鈦在可見光短波部分具有較高的反射率，帶藍(lán)色色調(diào)，對紫外線的吸收能力相對較低，光催化活性較高。目前，制備納米二氧化鈦方法主要有沉淀法、溶膠-凝膠法、機(jī)械化學(xué)方法和水熱反應(yīng)法等。水熱法反應(yīng)是在高溫和高壓條件下進(jìn)行，因此可以實現(xiàn)在常規(guī)條件下不能進(jìn)行的反應(yīng)，而且工藝簡單易操作，生產(chǎn)成本較低，污染小。改變反應(yīng)條件如前驅(qū)物形式、反應(yīng)溫度和時間、溶液pH值以及原料配比等，能夠得到不同晶體結(jié)構(gòu)、組成、形貌和粒徑的產(chǎn)物。此外水熱生成納米二氧化鈦純度較高、顆粒均勻、結(jié)晶良好、晶型可控、分散性好，無需作高溫?zé)Y(jié)處理，從而避免在燒結(jié)過程中可能形成的粉體硬團(tuán)聚。空心玻璃微珠是一種尺寸微小的空心玻璃球體，具有質(zhì)輕、低導(dǎo)熱、抗壓、高分散、隔音、電絕緣性和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點，是近年來發(fā)展起來的一種用途廣泛、性能優(yōu)異的新型輕質(zhì)材料。利用空心玻璃微珠質(zhì)輕、中空的特點,對其進(jìn)行表面改性處理,能夠得到諸如吸波、反光和光催化等功能的材料。現(xiàn)有對空心玻璃微珠的改性方法主要有使用溶膠-凝膠和沉淀法，在空心玻璃微珠表面包覆一層銳鈦礦納米二氧化鈦顆粒，但生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，工業(yè)化生產(chǎn)困難等缺點。目前還沒有采用水熱法對空心玻璃微珠包覆銳鈦礦納米二氧化鈦的相關(guān)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提出一種原材料節(jié)約、操作簡便、結(jié)合牢度良好、光催化活性較高的在空心玻璃微珠表面制備納米銀和二氧化鈦薄膜的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明在空心玻璃微珠表面制備納米銀和二氧化鈦薄膜的方法包括如下步驟：Ⅰ.先采用化學(xué)鍍方法在空心玻璃微珠表面鍍覆納米銀薄膜；Ⅱ.然后采用水熱法，直接在已經(jīng)包覆了所述納米銀薄膜的空心玻璃微珠表面上再包覆一層納米二氧化鈦薄膜。

上述在空心玻璃微珠表面制備納米銀和二氧化鈦薄膜的方法，所述納米二氧化鈦薄膜的包覆步驟是在制備銳鈦礦納米二氧化鈦晶體的同時進(jìn)行的。

上述在空心玻璃微珠表面制備納米銀和二氧化鈦薄膜的方法，步驟Ⅰ在空心玻璃微珠表面制備納米銀層包括如下工藝步驟：去油→粗化→配制銀氨溶液→配制還原液→化學(xué)鍍納米銀層。

上述在空心玻璃微珠表面制備納米銀和二氧化鈦薄膜的方法，所述去油步驟的工藝過程如下：稱取氫氧化鈉、碳酸鈉和硅酸鈉溶于去離子水中，得到除油液，所述氫氧化鈉、碳酸鈉和硅酸鈉在所述除油液中的質(zhì)量-體積濃度分別為40g/L、10g/L和5g/L；將所述除油液加熱至80～100℃；稱取空心玻璃微珠5～10g，加入1L除油液中，采用機(jī)械攪拌方法使空心微珠在除油液中充分分散，反應(yīng)40～60min后過濾、水洗。

上述在空心玻璃微珠表面制備納米銀和二氧化鈦薄膜的方法，所述粗化步驟的工藝過程如下：將上步得到的去油后的空心玻璃微珠浸泡在質(zhì)量濃度2～4%、體積1L的氫氟酸溶液中，在40～60℃條件下反應(yīng)1～2h，過濾后用去離子水充分洗滌，80℃條件下干燥1～2h。

上述在空心玻璃微珠表面制備納米銀和二氧化鈦薄膜的方法，所述配制銀氨溶液步驟的工藝過程如下：按照質(zhì)量-體積濃度稱取2～8g/L的硝酸銀溶液、2～4g/L的氫氧化鈉溶液、1～2g/L的酒石酸溶液和2～6g/L的氫氧化鉀溶液，向硝酸銀溶液中緩慢滴加氨水并不斷攪拌，待生成的黑褐色沉淀剛好溶解至溶液變清，接著緩慢加入氫氧化鈉溶液有黑褐色沉淀生成，再補加氨水溶液至沉淀完全溶解溶液澄清為止；再添加酒石酸溶液及氫氧化鉀的溶液，制備得到銀氨溶液。

上述在空心玻璃微珠表面制備納米銀和二氧化鈦薄膜的方法，所述配制還原液步驟的工藝過程如下：將質(zhì)量濃度4～10g/L的葡萄糖溶液與2～6g/L的酒石酸鉀鈉溶液充分混合，然后加熱煮沸10～30min，待冷卻后溫度低于30℃時添加體積濃度50～100ml/L的無水乙醇溶液。