[發明專利]一種光觸媒涂覆液組分及制備方法

在審

• 申請號: 201811234048.3
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109401417A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 江麗
• 申請（專利權）人: 廣州迪奕科環保科技有限公司
• 主分類號: C09D7/62
• 分類號: C09D7/62;C09D7/61;C09D183/07;C09D183/04
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一種光觸媒涂覆液組分，包括納米二氧化鈦水分散液、過渡金屬鹽、硅烷偶聯劑、有機酸、水。所述納米二氧化鈦水分散液，是指將納米二氧化鈦加入到含有表面活性劑的水溶液中充分攪拌或研磨得到。所述納米二氧化鈦包括銳鈦礦型載銀二氧化鈦，金紅石型納米二氧化鈦，銳鈦礦型高純納米二氧化鈦中的一種或多種混合物，優選粒徑50nm以下的納米TiO₂。這種光觸媒涂覆液適用于多種表面，如玻璃、纖維，特別適合金屬表面，進一步適用于鋁及鋁合金金屬表面。

技術領域

本發明涉及一種新型功能性涂料，具體涉及可用于氣體或水體凈化的光觸媒涂覆液組分及其制備方法。

背景技術

市場上現有的光觸媒涂覆液通常以墻面、玻璃、家具表面為施工表面。普通的涂覆液對于物體表面的粘附力較差，不容易長久保持，另外施工的可靠性和均勻度難以保證，同時，經常需要添加大量低沸點有機溶劑進行稀釋后再行噴涂。另外亦有將光觸媒混入陶瓷制品，進行燒制加工，或將光觸媒加入紙基或布基制品的生產工藝，由于工藝的局限性，生產的產品的性能很難得到提高，光催化的效果較差，應用價值較低。

通過研究發現現有光觸媒的改性方法主要有以下幾種：

1）復合半導體法：通過簡單組合、摻雜、多層結構和異相組合。通過半導體的耦合提高系統的電荷分離效率，擴展光譜影響的范圍，從而提高光觸媒的活性。比較常見的方式有納米TiO₂和納米ZnO按6~9:4~1的比例混合。另外TiO2耦合半導體還有CdS、TiO₂、WO₃- TiO₂、SnO₂- TiO₂、ZrO₂-TiO₂、V₂O₅- TiO₂和WO₃- TiO₂，其最佳摻量為3%，并具有較好的可見光活性。

2）混晶法：將銳鈦礦TiO₂和金紅石TiO₂進行混晶，使銳鈦礦晶體表面生長了薄的金紅石結晶層，由于晶體結構的不同，能有效地促進銳鈦礦晶體中光生電子和空穴的電荷分離，即發生混晶效應。

3）離子摻雜法：包括陽離子摻雜和陰離子摻雜。一方面離子摻雜可以改變TiO₂的能級結構；另一方面摻雜使電子和空穴分享，延長了電子和空穴的壽命，使單位時間單位體積的光生電子和空穴的數量增多。金屬離子摻雜是將一定量的金屬離子引入到TiO₂的晶格中，形成活性“小島”，通過捕獲電子或空穴，以及抑制電子-空穴對的復合速率影響TiO₂的光催化活性，主要是過渡金屬離子如W⁶⁺、V⁵⁺ 、Mo⁵⁺ 、Ce⁴⁺、Pd²⁺、La³⁺、Fe³⁺等，第二過渡系列的金屬離子比第一過渡系列的金屬離子的摻雜作用要好，光催化性能更高，二六副族的金屬離子也能同樣起到很好的提高光催化活性的作用。陰離子摻雜主要有S^2-、O^2-、P^3-、F^-、C4^-、N^3-。

4）等離子體處理法：即通過高能金屬離子轟擊TiO2來實現的。通過高壓加速注入的過渡金屬離子如V、Cr、Mn、Fe、Ni可不同程度的向可見光區域移動。紅移的程度依賴于注入的金屬離子的種類和數量，對不同的金屬離子紅移的順序為V>Cr>Fe>Mn>Ni；而對同種金屬離子紅移的量隨注入離子含量的增加而增加。這種紅移允許TiO₂能夠有效利用太陽能，其利用率可達20-30%。