[發明專利]氧化鋅納米片包覆空心玻璃微珠光催化反射復合顏料及其合成方法

有效

• 申請號: 201710254189.0
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107057405B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 高強;吳笑梅;魯登輝;樊粵明
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C09C1/00
• 分類號: C09C1/00;C09C3/06;B01J23/06;C09D5/33;C09D7/40
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 許菲菲

本發明公開了氧化鋅納米片包覆空心玻璃微珠光催化反射復合顏料及其合成方法。該方法是將空心玻璃微珠先在堿性溶液中進行預處理后備用。將硝酸鋅、堿性化合物分別溶于有機溶劑中分為A液和B液。將預處理過后的空心玻璃微珠加入到A、B混合液當中，持續攪拌，過濾干燥后煅燒得到空心玻璃微珠負載氧化鋅種子樣品。將煅燒后的樣品加入到由硝酸鋅、堿性化合物與蒸餾水混合的生長液當中，攪拌后過濾干燥。本發明產品不僅具有空心玻璃微珠輕質、隔熱等性能，還具有ZnO的光反射和光催化性能。該產品在室溫下的近紅外反射率高于90％，25℃條件下3h內對羅丹明B的降解率高于90％；該產品可以應用于反射隔熱涂料和環境保護領域。

技術領域

本發明涉及一種氧化鋅納米片包覆空心玻璃微珠復合顏料的制備，特別是涉及一種同時具備高光催化活性和近紅外反射率的片狀納米氧化鋅包覆空心玻璃微珠復合顏料的制備方法，屬于無機顏料的領域。

背景技術

能源枯竭和環境污染問題關系到全人類的福祉，越來越受到全社會的關注和重視。建筑能耗在社會總能耗中所占比例為30～40％，這當中，空調和采暖的能耗占建筑運行能耗的60～70％，建筑能耗對社會造成了沉重的能源負擔和嚴重的環境污染，同時也制約了我國的可持續發展。環境污染方面，最為嚴重的是流動性比較強的廢水和廢氣污染。廢水中的有機物通常結構穩定，難以被微生物降解，對于水資源以及生態系統造成大面積持久性的危害。光催化劑能夠在光照條件下，發生光的誘導反應，將水中的有機物部分或者全部氧化分解成對環境無害的小分子物質。因此，制備一種同時具有高太陽能反射率和光催化性能的復合材料對于解決能源枯竭和環境污染問題有著重大的現實意義。

氧化鋅屬于Ⅱ-Ⅵ族寬禁帶直接帶隙半導體，室溫下其禁帶寬度為3.37eV。一維ZnO納米材料如納米棒和納米線具有無毒，低成本和高光催化活性的優點，作為光催化降解材料廣泛應用治理環境污染物。但是納米氧化鋅極易團聚，從而影響其光催化效果。空心玻璃微珠(Hollow Glass Microspheres，簡稱HGMs)是一種中空、薄壁、堅硬、輕質的球體，球體內部封閉有稀薄的惰性氣體，具有較低的導熱系數。在空心玻璃微珠表面負載納米氧化鋅能夠有效的提高納米顆粒的分散性，同時玻璃微珠的空心結構有利于光催化劑的浮選分離、提高復合顏料的熱阻。中國發明專利申請CN102964066公開了一種空心玻璃微珠表面生長氧化鋅納米棒的無模板制備方法。根據文獻報道，納米氧化鋅的形貌對于其光催化活性的影響較大，特別是片狀結構的納米氧化鋅具有高的光催化活性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種合成氧化鋅納米片包覆空心玻璃微珠光催化反射復合顏料的方法，氧化鋅納米片包覆空心玻璃微珠光催化反射復合顏料不僅具有空心玻璃微珠輕質、隔熱等性能，還具有ZnO的光反射和光催化性能的。

本發明在氧化鋅沉積在空心玻璃微珠表面之前，先用一定的堿性溶液對空心玻璃微珠表面進行預處理，然后以硝酸鋅、堿性化合物和有機溶劑為原料在空心玻璃微珠上制備納米晶種子層，再將此空心玻璃微珠放入硝酸鋅的生長液中，控制反應溫度在50℃～100℃和時間2～8h以控制氫氧化鋅沉積到空心玻璃微珠表面的速率，可得到片狀結構的納米氧化鋅包覆空心玻璃微珠的樣品，經該方法改性后的空心玻璃微珠表面生長著氧化鋅納米片，同時具有高太陽光反射率和光催化性能。該方法工藝簡單，具有較高的實際應用價值。

本發明通過對玻璃微珠預處理，采用三乙醇胺作為生長液的沉淀劑，通過控制反應溫度和硝酸鋅濃度成功的在空心玻璃微珠表面負載了一層片狀結構的納米氧化鋅。

基于此，本發明提出了一種合成氧化鋅納米片包覆空心玻璃微珠光催化反射復合顏料的方法，復合顏料具備高的近紅外反射率和光催化活性，該方法工藝簡單，原料來源廣，具有較高的應用價值。

本發明目的通過以下的技術方案得以實現：

一種合成氧化鋅納米片包覆空心玻璃微珠光催化反射復合顏料的方法，包括如下步驟：