[發(fā)明專利]一種超親水被動式自潔涂料及其制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112409897A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪遠昊;蘭天;龍江
• 申請（專利權(quán)）人: 江西昌浩實業(yè)有限公司
• 主分類號: C09D171/02
• 分類號: C09D171/02;C09D7/61;C09D7/63;C09D7/48;C09D5/32;C03C17/30
• 代理公司: 北京天盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 史煒煒

本發(fā)明總體地涉及自清潔材料技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種超親水被動式自潔涂料及其制備方法、涂料的制備方法、基于該涂料的超親水被動式自潔玻璃；涂料包括按重量份計的如下配方組成：納米二氧化鈦19?32份、納米二氧化硅12?23份、氧化石墨烯4?10份、分散劑6?15份、去離子水39?68份、成膜劑4?10份、抑制劑1?3份、紫外吸收劑1.2?3.6份；其中紫外吸收劑包括UVT?150，辛基三嗪酮，乙基己基三嗪酮中的任意一種。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體地涉及自清潔材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種超親水被動式自潔涂料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

環(huán)境污染嚴重影響人們的正常生活，困擾社會經(jīng)濟的發(fā)展，建筑外表面的污染既影響了建筑物的美觀，又增加了維護成本，耐污性成為是評定建筑外墻涂料優(yōu)劣的一個重要指標；而對于目前的各類太陽能電站，也被保潔問題困擾，而且直接影響發(fā)電量。因此自清潔成為熱點，直接在玻璃表面涂覆一層透明的自清潔涂料成為解決該問題的直接途徑之一。

近年來TiO₂因具有無毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、催化活性高、成本低等優(yōu)點，是在自清潔涂料、污水處理、空氣凈化等領(lǐng)域具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ拿餍欠肿印iO₂涂層具有超親水性(水接觸角接近于零)，在紫外光照射下，附著在其表面的有機污染物會發(fā)生光催化分解。當(dāng)TiO₂被紫外光照射時，價帶中的電子被激發(fā)到導(dǎo)帶上，留下空穴。光誘導(dǎo)載流子(電子或空穴)的濃度以及表面缺陷對其的捕獲是TiO₂表面光致親水性的主要原因。光生電子可以氧化電子受體，空穴可以減少電子供體，形成羥基自由基(·OH)、超氧陰離子自由基(O^2-)和過氧化氫(H₂O₂)等活性氧物種，從而激活污染物的分解。TiO₂表面的光催化反應(yīng)和光誘導(dǎo)親水性能與其在光照下對水和分子氧的吸附以及大量羥基自由基的形成有關(guān)。TiO₂的超親水性就是其在紫外光的激發(fā)下，表面的水滴會擴散、流動，這樣水會帶走表面的臟污。

但TiO₂缺乏可見光響應(yīng)和高電荷載流子復(fù)合，限制了它的廣泛應(yīng)用。然而，用石墨烯或其衍生物對TiO₂進行改性，可以制備可見光響應(yīng)材料。在TiO₂/石墨烯雜化合成中，氧化石墨烯(GO)由于易于溶液合成而被廣泛用作石墨烯來源。此外，在雜化制備過程中，可以通過控制還原程度來調(diào)節(jié)GO的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)。這樣得到的TiO₂/還原氧化石墨烯雜化材料具有很強的電子重疊和較高的界面結(jié)合能，因此光激載流子可以從TiO₂轉(zhuǎn)移到石墨烯，這種光生載流子的分離是提高雜化材料光催化性能的關(guān)鍵因素之一。此外，雜化材料中還原氧化石墨烯(RGO)的存在可以減小TiO₂的帶隙，從而提高可見光響應(yīng)。

此外，隨著科技的發(fā)展，高空玻璃也常常用于戶外的研究工作，長時間使用的情況下不可避免的會堆積很多灰塵和雜物，但由于其經(jīng)常暴露于室外高空，不僅清洗不方便，而且其清洗成本也非常高。雖然這些問題很合理的開啟了人們利用TiO₂制備超親水自清潔涂料的想法，但純TiO₂涂膜只能在一定強度的紫外光下照射一定時間才有可能獲得超親水性。但紫外光在自然光源中比例很少，且由于實際受紫外誘導(dǎo)經(jīng)過一定時間和無紫外光誘導(dǎo)時導(dǎo)致的涂膜數(shù)日喪失親水特性的影響，從而嚴重限制了二氧化鈦超親水涂料的應(yīng)用，因此，開發(fā)在自然光下持久超親水性能的清潔涂料是現(xiàn)階段亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容