[發明專利]一種具有光催化性能的乳白玻璃涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201410360589.6
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104129924A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 張超武;繆金良;宋大龍;時春輝;張利娜;王芬;李菲
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C03C17/23
• 分類號: C03C17/23
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明屬于裝飾玻璃技術領域，尤其涉及一種具有光催化性能的乳白玻璃涂層的制備方法。

背景技術

TiO₂是一種廉價、無毒、節能、高效的光催化材料。銳鈦礦型TiO₂能有效降解空氣和水中的有機污染物，因而成為污水處理及大氣凈化的理想清潔催化劑，在環境保護中發揮重要作用。究其光催化機制，TiO₂是寬禁帶半導體氧化物，對波長較短的太陽光(λ<387nm)產生較強吸收。吸收的有效光子(h_ν>E_g＝3.2eV)分別在導帶和價帶上形成光生電子和空穴，光生空穴能與水中OH-結合生成羥基自由基。羥基自由基可以連續氧化有機物至生成二氧化碳和水等產物，使有機污染物降解并消除。大量實踐證明，TiO₂在光催化降解有機物方面顯示出極大優越性。

將TiO₂催化劑負載或固載到某種載體上，能提高其循環使用性能并有助于強化光催化性能。研究發現將TiO₂固載到比表面積較大的載體上(如多孔材料或做成薄膜、涂層)，有以下優點：第一，利用多孔結構或薄膜結構較大的比表面積，增強材料的吸附能力，使更多有機污染物吸附到材料表面，縮短TiO₂光生電子和空穴所產生的羥基自由基與有機污染物的作用時間。第二，載體可能因為表面呈酸(堿)性或參與光催化反應的中間過程，從而使光催化活性大為提高。第三，將TiO₂固載不僅能提高反應活性，而且克服了TiO₂粉體易團聚難回收的弊端，達到循環利用之目的。鑒于此因，近些年利用固載的TiO₂材料對廢氣廢水進行連續工業化處理已引起國內外的廣泛關注。

負載載體大多選用多孔材料。諸如沸石、黏土、活性炭、泡沫陶瓷、硅膠干燥劑、陶粒、MCM分子篩、碳納米管以及膨脹石墨等都具有特定的骨架(架狀、層狀)和較大的比表面積，因而成為較常見的多孔載體。也有采用溶膠凝膠法將TiO₂通過浸漬、旋涂等方法涂覆在玻璃或陶瓷載體上形成薄膜或涂層的報道。

在多孔載體上的負載方法通常有浸漬吸附法、離子交換法、離子注入法等。實踐中雖然這些負載方法都取得了較好的效果，但主要存在兩方面的不足。其一，TiO₂負載量不易掌握和控制。原因是這些方法中TiO₂催化劑和載體是分立的，是靠表面吸附作用聯系在一起的，而吸附量受很多因素制約，很難定量控制。其二，TiO₂與載體結合不甚牢固。原因是表面吸附作用不能產生牢固的化學鍵合。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有光催化性能的乳白玻璃涂層的制備方法，該方法成本低，制得的乳白玻璃涂層與玻璃基片的結合能力強，其中的TiO₂光催化活性高，能夠回收和循環利用，同時能夠治理空氣污染。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案包括以下步驟：

1)將Ti(SO₄)₂用去離子水配制A溶液；然后按H₂SO₄與HF摩爾比為(9～11):1，在配制好的稀硫酸中加入濃氫氟酸，混合均勻，形成混合酸B液；

2)在40～50℃恒溫攪拌下將A溶液加入到水玻璃水溶液中，然后加入混合酸B液以調整pH值至6.0～6.5，繼續攪拌20～30min，靜置2～4h，得到SiO₂-TiO₂溶膠C液。其中，水玻璃水溶液中的Si與A溶液中的Ti的摩爾比為1:(0.3～0.7)；

3)在敏化處理后的玻璃基片上噴涂或旋涂SiO₂-TiO₂溶膠C液，然后干燥，在敏化后的玻璃基片表面形成了SiO₂-TiO₂凝膠涂層；

4)將帶有SiO₂-TiO₂凝膠涂層的敏化后的玻璃基片置于電熱爐內，于550～680℃加熱煅燒1～1.5h，隨爐冷卻后取出，即在玻璃基片上得到具有光催化性能的乳白玻璃涂層。

所述的步驟1)中A溶液的濃度為(0.1～0.2)mol/L，稀硫酸的濃度為(0.4～0.6)mol/L。

所述的步驟2)中水玻璃的模數M＝2.0～2.5。