[發明專利]一種具有光學倍頻特性的光觸媒復合材料

在審

• 申請號: 202011421951.8
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112495448A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 夏存忠
• 申請（專利權）人: 夏存忠
• 主分類號: B01J37/02
• 分類號: B01J37/02;B01J31/38;B01J31/26;B01J31/06;B01J37/04;B01D53/62;B01D53/72;B01D53/44;B01D53/86
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 徐素柏

本發明涉及光觸媒降解技術領域，特別涉及一種具有光學倍頻特性的光觸媒復合材料，將粒徑為1微米?3毫米的光學倍頻特性單晶粉末依次進行表面拋光、表面噴涂厚度為1?100微米的氟聚酰亞胺或聚丙烯酸酯的保護層后，與光催化材料按體積比1：（0.5?1.5）的比例混合均勻。本發明中，將光學倍頻材料和常規光催化材料進行有機復合，可把太陽光中的部分可見光在材料內部得到倍頻，發出紫外光直接作用于表面的光催化納米顆粒上，使太陽光的利用率大幅度提高，制備工藝簡單穩定，可廣泛應用于空氣有害氣體凈化和污水有機污染物降解處理。

技術領域

本發明涉及光觸媒降解技術領域，特別涉及一種具有光學倍頻特性的光觸媒復合材料。

背景技術

光觸媒降解空氣中的CO、甲醛、甲苯或水中的有機污染物是近年來研究開發的熱點，然而目前的光催化材料主要對能量較高的紫外線響應，而太陽光中的紫外線占比很小，紫外線輻射只占太陽總發射能量的4%左右，可見光部分對常規光催化材料沒有作用，太陽光利用率低。

近年來人們嘗試通過異質結構、光敏劑、納米結構等改進TiO₂及ZnO等光催化材料對可見光的響應，對太陽光的利用率有所提升，但由于成本較高、效率低沒有獲得較好的工業化應用。

發明內容

本發明針對現有技術中光催化材料改進技術存在的問題，提供一種具有光學倍頻特性的光觸媒復合材料，實現將太陽光中部分可見光在材料內部得到倍頻，發出紫外光直接作用于表面的光催化納米顆粒上，可廣泛應用于空氣中有害氣體凈化和污水中有機污染物凈化中。

本發明的目的是這樣實現的，一種具有光學倍頻特性的光觸媒復合材料，將粒徑為1-1000微米的光學倍頻特性單晶粉末依次進行表面拋光、表面噴涂厚度為10-50微米的氟聚酰亞胺或聚丙烯酸酯的保護層后，與光催化材料按體積比1：（0.5-1.5）的比例混合均勻。

本發明的光觸媒復合材料，采用具光學倍頻特性的單晶粉末材料，經表面拋光后涂一層高透過紫外線的高分子材料的保護層，可以減緩使用過程中內層光學倍頻材料的潮解，延長使用壽命，再將涂保護層的光學倍頻材料的粉末與光催化材料混合，制成具有寬響應波長范圍的光催化材料。與現有技術相比，本發明的有益效果為：將光學倍頻材料和常規光催化材料進行有機復合，可把太陽光中的部分可見光在材料內部得到倍頻，發出紫外光直接作用于表面的光催化納米顆粒上，使太陽光的利用率大幅度提高，制備工藝簡單穩定，可廣泛應用于空氣有害氣體凈化和污水有機污染物降解處理。具體為，使用本發明的光觸媒復合材料，波長短于740納米的部分可見光通過光學倍頻粉末后實現倍頻，發出短于370納米的紫外光，激發光催化材料的催化特性，實現室內空氣中或水中CO、甲醛、甲苯、有機物等有害物質的光催化氧化降解，達到凈化空氣和污水處理的目的。

作為本發明的優選，所述光學倍頻特性單晶粉末為偏硼酸鋇、硼酸鍶鋇、磷酸氧鈦鉀、三硼酸鋰、六硼酸銫鋰單晶粉末中的一種或多種任一比的混合。

作為本發明的優選，所述光催化材料為納米級的TiO2或ZnO粉末。

作為本發明的進一步改進，所述光學倍頻特性單晶粉末的表面拋光方法為：將光學倍頻特性單晶粉末材料按1-10g/100ml的比例投入濃度為0.1-100g/l的納米金剛石油性懸濁液內，納米金剛石的尺寸小于500納米，攪拌10-120分鐘，過篩后清洗干燥得到拋光處理的粉末。

作為本發明的另一改進，表面拋光后，涂氟聚酰亞胺或聚丙烯酸酯保護層的方法為：在拋光處理后的光學倍頻特性單晶粉末表面噴涂質量濃度為3-8%的氟聚酰亞胺或聚丙烯酸酯的丙酮溶液1-10分鐘，再干燥固化10-120分鐘，得到涂層厚度為10-500微米的粉末。噴涂上述涂層的光學倍頻材料，可以減緩使用過程中光學倍頻特性單晶粉末材料的潮解，延長使用壽命。

作為本發明的優選，涂氟聚酰亞胺或聚丙烯酸酯保護層的粉末與光催化材料的混合的體積比為1：1。

作為本發明的另一優選，所述光催化材料的粒徑小于100納米。