[發明專利]氮化碳改性二氧化鈦超親水多孔薄膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201410293736.2
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104084229B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 黃洪;陳炎豐;司徒粵
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J37/34;C09K3/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 張燕玲

技術領域

本發明屬于功能材料制備技術領域，具體涉及一種氮化碳改性二氧化鈦超親水多孔薄膜及其制備方法與應用。

背景技術

超親水薄膜能夠使水滴在表面擴散并形成連續或接近連續的水膜，使光線免受干擾，光線可以直接透過，對于玻璃或者鏡子有優異的防霧效果，進一步地，借助光催化涂層，可以對粘附在表面的有機污染物進行降解并利用水膜去除而達到自清潔效果，另一方面，表面形成的超薄水膜有利于水的迅速蒸發，對于冷板散熱具有重要意義。因此，超親水薄膜技術在防霧、自清潔以及冷板散熱等領域都有廣泛應用。

對于超親水薄膜的概念，一般認為當其表面水接觸角小于5度即可視為具有超親水性，傳統的二氧化鈦薄膜需要在紫外光的照射下才能實現超親水性，這無疑限制了其使用，研究和制備出能夠在自然光條件下具有超親水性，并且具有一定光催化活性的二氧化鈦薄膜對于其推廣應用至關重要。而二氧化鈦薄膜對基材的苛刻要求也無疑制約了二氧化鈦親水薄膜的應用，除了最常用的玻璃基材，對于一些塑料基材、鋼鐵基材，也是超親水薄膜的重要應用載體。如塑料基材，二氧化鈦薄膜由于具有光催化活性，能夠與塑料基材發生反應，加快了塑料基材的老化。這些問題都是二氧化鈦超親水薄膜應用面臨亟需解決的問題。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種氮化碳改性二氧化鈦超親水多孔薄膜的制備方法。

本發明的另一目的在于提供上述制備方法得到的氮化碳改性二氧化鈦超親水多孔薄膜。

本發明的再一目的在于提供上述制備方法得到的氮化碳改性二氧化鈦超親水多孔薄膜的應用。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種氮化碳改性二氧化鈦超親水多孔薄膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)以雙氰胺或三聚氰胺為前驅體，經過煅燒，制得氮化碳納米片；

(2)將步驟(1)制得的氮化碳納米片在無水乙醇中超聲分散，得到氮化碳分散液，然后加入二氧化鈦前驅體，再加入雙絡合劑乙酰丙酮和醇胺，攪拌均勻得到均勻的溶液后，再將無水乙醇、水和酸配制成的混合液滴加到均勻的溶液中，攪拌均勻，得到氮化碳/二氧化鈦復合溶膠，將其放置陳化一段時間；

(3)將基材用溶劑超聲潤洗，烘干后用硅溶膠涂膜，再烘干，得到預處理后的基材；

(4)將步驟(2)陳化后的氮化碳/二氧化鈦復合溶膠涂在步驟(3)預處理后的基材上，并將其烘干，之后用紫外線照射，得到所述氮化碳改性二氧化鈦超親水多孔薄膜。

優選的，步驟(1)所述煅燒具體為：先將前驅體以0.1～5℃/min升溫到400～600℃煅燒2～8h，然后將得到的固體研磨成細粉，再將細粉以1～10℃/min升溫到400～500℃煅燒2～6h，得到氮化碳納米片。

優選的，步驟(2)所述氮化碳分散液的濃度為0.01～2mg/mL；氮化碳分散液、二氧化鈦前驅體、乙酰丙酮、醇胺和混合液的體積比為(10～60)：(1～20)：(0.1～5)：(0.1～5)：(6.2～60)，其中所述混合液中無水乙醇、去離子水和酸的體積比為(5～40)：(1～15)：(0.2～5)。

優選的，步驟(2)所述醇胺為單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一種；所述二氧化鈦前驅體為鈦酸四丁酯、鈦酸異丙酯和硫酸鈦中的至少一種。

優選的，步驟(2)所述的酸為35％質量分數的濃鹽酸、98％質量分數的濃硫酸和65％質量分數的濃硝酸的至少一種，所述陳化時間為2小時～7天。

優選的，步驟(3)所述硅溶膠通過如下步驟制備得到：將正硅酸乙酯加入無水乙醇A中，再加入無水乙醇B、去離子水和濃酸制成的混合液，攪拌均勻，陳化2小時～4天，制得所述硅溶膠；

其中無水乙醇A、正硅酸乙酯和混合液的體積比為(10～70)：(5～20)：(6.1～58)；所述混合液中無水乙醇B、去離子水和濃酸的體積比為(5～40)：(1～15)：(0.1～3)，濃酸為35％質量分數的濃鹽酸、98％質量分數的濃硫酸和65％質量分數的濃硝酸的至少一種。

優選的，步驟(3)中所述用溶劑超聲潤洗基材是指依次用丙酮、無水乙醇和水超聲潤洗；所述的基材為普通玻璃片、金屬片和塑料制品中的至少一種。