[發(fā)明專利]一種水相鈦氧聚合物、光催化劑的制備方法和殺菌模塊

在審

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• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115382529A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 荊樹軍;耿麗麗;張桂花
• 申請（專利權(quán)）人: 張桂花
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37223
• 代理人: 王立芹

一種水相鈦氧聚合物、光催化劑的制備方法和殺菌模塊，屬于光催化殺菌消毒技術(shù)領(lǐng)域。二氧化鈦線性聚合物是分散在類似醚類、苯類、高揮發(fā)醇類的有機(jī)體系中，使用過程有機(jī)溶劑揮發(fā)性強(qiáng)，不環(huán)保，成本高。本發(fā)明水相鈦氧聚合物制備采用鈦酸酯依次加入螯合劑、乙酸、水發(fā)生酯的水解反應(yīng)，蒸餾去除反應(yīng)中產(chǎn)生的醇類，補(bǔ)加等質(zhì)量的水，重復(fù)多次，獲得水相鈦氧聚合物。制備獲得的鈦氧聚合物能夠溶解于水中，以水作溶劑有效避免了使用過程中的有機(jī)溶劑揮發(fā)，保護(hù)環(huán)境和操作人員，同時(shí)可使鈦氧聚合物施加于透光玻璃載體表面時(shí)成膜更均勻，更連續(xù)，外觀更完整。

技術(shù)領(lǐng)域

一種水相鈦氧聚合物、光催化劑的制備方法和殺菌模塊，屬于光催化殺菌消毒技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前正進(jìn)入以“室內(nèi)空氣污染”為標(biāo)志的第三污染時(shí)期。美國環(huán)保局（USEPA）研究人體在空氣污染物中的暴露情況表明：室內(nèi)環(huán)境中的污染水平是室外的2～5倍，有時(shí)甚至高達(dá)100倍；另一方面，人的一生平均有70～90％的時(shí)間是在室內(nèi)度過的。因此，室內(nèi)空氣質(zhì)量就與人體健康密切相關(guān)，更為人們所關(guān)注。

目前空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)道殺菌消毒中光催化技術(shù)為新興的高效的殺菌消毒方式，其原理是在紫外光激發(fā)下，光催化劑產(chǎn)生強(qiáng)氧化的羥基自由基和氧負(fù)離子，氧化破壞病菌的細(xì)胞膜殺死病菌，病毒因?yàn)闆]有細(xì)胞膜更容易被氧化破壞其蛋白和RNA結(jié)構(gòu)。與其它技術(shù)不同的是，光催化還可以將病原體殘余的有機(jī)物徹底分解成二氧化碳和水，實(shí)現(xiàn)“毀尸滅跡”，徹底消殺，避免毒素殘留和二次感染。

納米TiO2具有活性高、穩(wěn)定性好，可以無選擇地礦化有機(jī)污染物并且殺死微生物，不產(chǎn)生二次污染，對人體無害，價(jià)格便宜等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為最受重視和具有廣闊應(yīng)用前景的光催化劑。納米TiO2光催化劑的制備方法，包括溶膠-凝膠法、液相沉淀法、水熱合成法和微乳液法等，其中溶膠-凝膠法是制備納米TiO2最常用的方法，主要通過低溫手段控制材料的顯微結(jié)構(gòu)，該法是以有機(jī)鈦醇鹽或者無機(jī)鈦鹽為原料經(jīng)充分水解和縮聚制成納米級穩(wěn)定均勻分散的TiO2溶膠，溶膠再進(jìn)一步陳化成凝膠，最終通過干燥、燒結(jié)得到TiO2粉體。

專利WO2017/157328A1和CN106589388A公開了一種線性鈦氧聚合物、二氧化鈦涂層、光催化劑涂層及其制備方法，其中公開了使用載體納米TiO₂涂層用于空氣凈化殺菌，其制備的鈦氧聚合物是必須溶解于：“2～5個(gè)碳原子的一元醇、二元醇、3-8個(gè)碳原子的低沸點(diǎn)的乙二醇單醚、甲苯或二甲苯中的任一種或多種溶劑中”；CN112815413中通過改進(jìn)的二氧化鈦聚合物，得到了光催化性能良好的光催化材料，并用于殺菌消毒等。上面的專利雖然不同于二氧化鈦粉末或二氧化鈦溶膠直接固定在載體的方法，但是，該專利中的二氧化鈦線性聚合物是分散于易揮發(fā)、低沸點(diǎn)的醇類、醚類或芳香烴等有機(jī)溶劑中；即，上述公開技術(shù)中獲得的鈦氧聚合物只能溶于有機(jī)溶劑而無法溶解于水，在使用過程中不可避免地的會存在有有機(jī)溶劑的揮發(fā)，易造成大氣污染，違背了本行業(yè)空氣凈化的初衷，實(shí)際生產(chǎn)過程中風(fēng)險(xiǎn)控制、廢氣處理成本均相應(yīng)提升，不適于廣泛的推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠以水作為溶劑，不需要有機(jī)溶劑溶解，避免高風(fēng)險(xiǎn)，制備過程低毒物揮發(fā)的水相鈦氧聚合物的制備方法，以及該水相鈦氧聚合物制備的光催化劑的制備方法，和該光催化劑組成的殺菌模塊。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種水相鈦氧聚合物的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

1）鈦酸酯在50~90℃攪拌條件下，依次加入螯合劑、乙酸、水發(fā)生酯的螯合、水解和縮聚反應(yīng)；

2）蒸餾去除反應(yīng)中產(chǎn)生的醇類，補(bǔ)加等質(zhì)量的水，重復(fù)多次，獲得水相鈦氧聚合物。

進(jìn)一步優(yōu)選的，鈦酸酯為鈦酸四乙酯、鈦酸四丙酯 、鈦酸四異丙酯、鈦酸四丁酯或鈦酸四異丁酯中的一種或幾種任意比例的混合物。