[發明專利]一種具有光催化性能的多孔超親水薄膜制備方法

在審

• 申請號: 201611188593.4
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106630666A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 彭壽;湯永康;金良茂;馬立云;王東;甘治平
• 申請（專利權）人: 蚌埠玻璃工業設計研究院;中國建材國際工程集團有限公司
• 主分類號: C03C17/23
• 分類號: C03C17/23
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所34113
• 代理人: 楊晉弘

技術領域

本發明涉及一種具有光催化性能的多孔超親水薄膜制備，屬于玻璃深加工薄膜制備領域。

背景技術

長期以來氧化鈦以其顯著的光催化性能被廣泛研究，光催化材料接受光照產生躍遷的自由電子，光生電子或空穴與離子或分子結合生成活性自由基，具有氧化性或還原性，能夠將大分子有機物降解。光催化材料廣泛應用于玻璃自清潔、污水處理、異味消除、殺菌消毒等領域。在玻璃薄膜領域，氧化鈦薄膜玻璃對水的潤濕性很好，當水接觸到氧化鈦薄膜的時候往往會在其表面形成一層水膜，保護玻璃基底被塵土顆粒所污染從而達到自清潔的效果。而傳統的氧化鈦自清潔薄膜的光催化性能相對較弱，這樣就限制了氧化鈦薄膜的應用領域。增強氧化鈦膜的親水潤濕性，提高其光催化能力，從而提高氧化鈦薄膜玻璃的自清潔效能同時擴大氧化鈦鍍膜玻璃的應用領域顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的就是為了提供一種具有光催化性能的多孔超親水薄膜制備方法，制備的薄膜具備了較高的光催化性能的同時具有極小的對水接觸角，親水性很好。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種具有光催化性能的多孔超親水薄膜，包括以下步驟：

（1）、首先將現有的5%固含量（質量分數）的聚苯乙烯小球乳液原液，以水稀釋制備固含量為0.01~0.10%的單分散聚苯乙烯PS小球懸浮乳濁液，將表面羥基化的玻璃基底垂直浸入所制備的PS小球懸浮液中，在一定的溫度濕度下，使PS小球自組裝成膠體晶體層作為模板，待用。

（2）、氧化鈦溶膠的制備：一定量的酞酸丁酯與無水乙醇混合均勻，加入少量乙酰丙酮，靜置1~2h，后滴入適量去離子水使酞酸丁酯水解，調解溶液pH≈2.0~4.0，加入N,N-二甲基甲酰胺，攪拌1~3h后靜置12~36h得到鍍膜前驅液。

（3）、以預鍍有PS模板層的玻璃為基底，以所制備的氧化鈦溶膠為鍍膜液鍍膜，鍍膜方式為提拉、旋涂、輥涂、刮涂等。將鍍膜玻璃于室溫下靜置1~3h，后于80~120℃的環境下烘干。

（4）、將烘干的玻璃薄膜于高溫下熱處理，使得PS模板熱裂解去除，得到多孔超親水氧化鈦膜。

本發明一種具有光催化性能的多孔超親水薄膜制備，其特征也在于：步驟（1）中所述的表面羥基化是將玻璃基底于70%濃硫酸與30%雙氧水的混合溶液中在50~70℃環境下浸泡1~3h；表面羥基化目的是使玻璃表面親水性增強，基板沉浸在懸濁液里面時，基板的界面與水的表面張力更加匹配，溶劑蒸發時的毛細管力更強，使小球沉積更容易。

所述的聚苯乙烯小球其直徑為250~350nm；所述溫度為40~70℃，濕度為50~70%。

本發明一種具有光催化性能的多孔超親水薄膜制備，其特征也在于：步驟（2）中所述酞酸丁酯與無水乙醇其混合體積比為1:10~1:3，所述適量去離子水其與酞酸丁酯的體積比為1:5~1:2，所述N,N-二甲基甲酰胺與酞酸丁酯的體積比為1:4~1:10。

本發明一種具有光催化性能的多孔超親水薄膜制備，其特征也在于：步驟（3）中所述氧化鈦溶膠氧化鈦固含量為1.0%~6.0%。

本發明一種具有光催化性能的多孔超親水薄膜制備，其特征也在于：步驟（4）中所述的高溫為400~600℃，熱處理時間為1~3h。

本發明的優點體現在：以模板法制得了多孔結構的薄膜，實現薄膜的優良光催化性與極好的親水性的結合。氧化鈦薄膜由于表面孔結構的存在大大增加了其比表面積，從而使薄膜具有良好的光催化性能，同時表面微結構的存在提升了薄膜表面的潤濕性，使薄膜表現為超親水。薄膜對水的超小接觸角展示了氧化鈦薄膜玻璃作為自清潔玻璃效能提高的潛力，同時優良的光催化性能能夠擴展氧化鈦鍍膜玻璃的應用領域。本發明制備過程易于控制，適合大規模的推廣。

附圖說明

圖1為本發明一種具有光催化性能的多孔超親水薄膜制備原理圖（橫截面側視圖）；

圖2為本發明所制備薄膜典型的表面形貌特征掃面圖；

圖3為本發明所制備薄膜典型的接觸角測試圖；

圖4為本發明所制備薄膜典型的光催化圖譜。

具體實施方式

下面實施例進一步介紹本發明，但是實施例不會構成對本發明的限制。

實施例1