[發明專利]一種具有光熱效應的光觸媒涂料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010850007.8
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112048201A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 韓金;馬佳奇;馮祎平;仇濤磊;鐘明強
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D7/61;B01D53/74;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明提供了一種具有光熱效應的光觸媒涂料通過在光觸媒中混合光熱粒子，利用光熱粒子的光熱效應起到吸光加熱的作用，在光照情況下加熱催化劑，一方面促進甲醛等有害物質的揮發，另一方面通過加熱的方式催化光觸媒對甲醛等有害物質的分解效率，并極大地提高了全光譜的利用率。同時結合褶皺石墨烯球具有熱電子積累效應，降低石墨烯與二氧化鈦勢壘，提高光量子效率，最終實現了應用于可見光以及近紅外光的具有光熱效應的光觸媒；本發明光觸媒涂料不僅擴展了光吸收波長，加快了催化效率，使得光觸媒在可見光下廣泛高效應用，同時提升了能源利用率，降低了成本。

技術領域

本發明屬于可加熱光觸媒材料技術領域，具體涉及一種具有光熱效應的光觸媒涂料及其制備方法。

背景技術

隨著社會的發展，社會物資得到了極大豐富。但是化工用品的大量使用，所產生的甲醛等有害氣體難免對生活及工作環境帶來影響，乃至誘發肌體病變，嚴重影響人 們身體健康。

光觸媒也叫光催化劑，是一種以納米級二氧化鈦為代表的具有光催化功能的半導體材料的總稱。早在20世紀30年代，科學家就已經發現了以氧化鋅為基底的光觸媒 材料，將有害物質通過光催化降解為無害物質，為人類生活環境的改善帶來了希望。 特別1967年日本東京大學的本多建一教授的發現，打開了二氧化鈦在光催化領域應 用的大門，使得光觸媒在生產生活環境中，大量出現，護衛人類健康。

日常生活中，光觸媒能有效地降解空氣中有毒有害氣體如甲醛等，高效凈化空氣；同時，能夠有效殺滅多種細菌，并能將細菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理。

目前，光觸媒還存在如下問題。

其一，絕大部分只能在紫外光下工作。二氧化鈦光觸媒的能距為3.2Ev，相當于 波長387.5nm的光源所帶的能量，該波長落入到紫外光的波長范圍中。因此，二氧化 鈦光觸媒的使用需要對人體有害的紫外光源進行激發，使用較為不便，將其應用范圍 擴展到可見光區域成為成為亟待解決的問題。

其二，光吸收效率低，利用率低。現有二氧化鈦光觸媒，在吸收光能的同時也反 射了大部分，對于光的吸收有限，進而降低了對光能的利用率，是對電能的一種浪費。

其三，自由基穩定性差，催化效率低。市面上所使用的光觸媒，在光能轉化成自 由基的效率不高，同時自由基缺乏穩定性，進一步降低了催化效率。

因此，需要一種新的復合光觸媒，同時實現可見光催化以及高光量子效率，從而讓光觸媒進一步廣泛應用于多樣的生產生活場景，增加使用安全性，提高能源利用效 率，最終實現環境質量的極大改善。

發明內容

本發明為克服現有技術的不足，提供了一種具有光熱效應的光觸媒涂料，包括褶皺 石墨烯球載體和包覆于所述褶皺石墨烯球載體表面的二氧化鈦功能層以及光熱粒子，所 述褶皺石墨烯球、二氧化鈦、光熱粒子的質量比為1：0.05～3：0.2～2；所述褶皺石墨烯球的I_D/I_G小于0.01；褶皺石墨烯球球壁為AB堆疊結構，堆疊厚度大于30層。本發明 中，光熱粒子是指具有將光能轉化為熱能的納米粒子。

進一步地，所述納米二氧化鈦的粒徑為3～6nm。

進一步地，二氧化鈦功能層為經氯鉑酸、硼氫化鈉改性的二氧化鈦。

進一步地，所述褶皺石墨烯球通過噴霧干燥方法得到。

本發明還提供了一種具有光熱效應的光觸媒涂料的制備方法，包含以下制備步驟：

(1)將1重量份褶皺石墨烯球高溫燒結去掉缺陷，制得光觸媒載體層；

(2)將1重量份褶皺石墨烯球、0.05～3重量份納米二氧化鈦、0.02～0.1重量份氯鉑酸、0.01～0.05重量份硼氫化鈉均勻攪拌混合1～10min后，室溫干燥0.5～12h，制得涂料半成品；