一种光催化复合微球的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种光催化复合微球的制作方法，包括以下步骤：(1)制备聚合物前驱体；(2)将光催化剂和几种掺杂光敏材料制成溶胶；(3)将保护胶体和适量水混合制成共聚合反应连续相，再加入步骤(1)中的聚合物前躯体和步骤(2)得出的溶胶混合均匀；(4)调整体系酸碱环境，控制聚合物前驱体的聚合速度，聚合物前驱体聚合得出聚合物微球，且光催化材料和光敏材料以一定速度掺杂并负载在聚合物微球中，得出光催化微球，控制光催化微球在1‑5μm范围；(5)调整酸碱环境结束反应，过滤悬浮液得出滤饼，用80℃热纯水洗涤滤饼3次；(6)将滤饼在100℃烘干，用研钵磨粉，在130℃烘箱内进行热处理3小时，除去小分子挥发性物质后磨粉，制成光催化微球干粉。本发明专利技术的产品性能除了具有降解气相有机污染物外，还具有杀灭有害细菌功效，拥有广泛的用途。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工
，具体是一种光催化复合微球的制作方法。
技术介绍
人类居住环境问题一直被科学界的关注，大量调查分析表明，人们约有90％的时间都在室内度过，室内空气不佳是造成诸多健康问题的主要因素。随着人们生活水平的不提高，家庭装修越来越豪华舒适。然而，人们在享受舒适家居环境的同时，正面临着室内空气环境污染问题。其中甲醛和病菌问题尤为突出。光催化材料可以直接利用太阳光能降解水体中或空气中的有机污染物，光催化技术在室内环境污染治理方面有巨大的潜力。TiO2光催化材料具有良好的化学稳定性、低成本和可利用太阳能等优点,在环保、水质处理、有机降解环境污染物等领域具有广阔的应用前景。据Abercade调查公司的预计，到2016年，全球纳米粉体产量将达到10300吨，其中金属氧化物粉体占80％，其次是金属纳米粉体占15％，其余为碳纳米管和纳米纤维等。按产量比较，美国、日本、中国、德国和法国排在前五位，有10多家知名大型生产企业。以纳米二氧化钛为例，大量应用在传统的涂料工业外，如果用作光催化剂方面，但现在还有很多问题没有解决。原因在于纯粹的纳米材料通常是不能直接用的，存在着尺寸难以控制，易团聚，易失活、难以回收等问题。我国有十余家大型纳米材料生产企业，保守估计每年生产1000余吨高规格30-50nm光催化TiO2粉体，而TiO2光催化剂在可见光波段活性很低，不能直接使用。纵观国内外，以纳米TiO2为例，生产能力远远超出市场的消费。如何使用好30-50nm光催化TiO2粉体，开发高效纳米复合光催化功能材料，完善产业链是迫切要解决的问题。近几年关于TiO2光催化材料改性制备研究比较活跃，主要采用贵金属修饰、稀土离子掺杂、表面光敏化、催化剂负载固定等手段。吴永军以钛酸丁酯为前驱体,通过sol-gel法制备贵金属银掺杂TiO2复合纳米粉体，用紫外灯处理液态甲醛，降解率可达到93.1％。很多研究还发现，稀土元素掺杂能使TiO2的光催化性能获得了提高。杨晨璟用共沉淀法，500℃高温煅烧制备La3+和Cr3+掺杂改性TiO2光催化剂，使得TiO2能够对可见光响应。赵斯琴采用“sol-gel法”制作TiO2和La3+、Nd3+共掺杂的光催化剂，发现双稀土离子掺杂有效地抑制了TiO2颗粒尺寸的生长，获得较强的可见光催化活性。目前，已经有公开的制备光催化降解空气中甲醛的内墙面漆的制备方法，如中国专利CN103756467A，该专利用四氯化钛作为钛源制备氢氧化钛，通过复杂的多步骤制备手段，再混入杀菌剂制备成墙面漆。该专利采用的加工方法，工艺繁琐，制备条件苛刻。中国专利CN103301825B报道了一种氧化钛包裹粉煤灰微球的光催化剂，采用静电层层自组装技术将氧化钛纳米页包裹在粉煤灰微球表面，得到粉煤灰光催化微球。应用于废水处理系统内，解决了催化剂易于剥落的难题，而且易于回收。聚合物微球作为一种新型功能高分子材料,在生物技术、医学工程、化学化工以及电子信息等方面具有巨大的应用价值，因而得到广泛研究。张方应用pickering聚合法制作了聚苯乙烯PS/TiO2的复合微球，既保持了TiO2的特性又使得材料具有聚合物的性质，扩展了材料的应用领域。脲醛树脂微球作为一种氨基树脂微球，其原料易得，价格低廉，制备过程简单，且表面功能基团丰富。将商品光催化剂负载在树脂微球上，以聚合物微球为负载基质，应用共沉淀聚合法制成多元复合微球，用光敏材料掺杂商品二氧化钛，并将其负载在聚合物微球中，实现光催化剂在微球上的固定，这样就可以解决上述问题。到目前为止，光催化剂掺杂光敏材料且负载在聚合物微球的多元体系光催化剂的报道很少看到，且应用商品光催化剂，以其为原料对其性能进行优化提高，开发其相应下游产品，对完善纳米材料应用有巨大价值。研究发现与粉末状商品光催化剂比较，复合微球光催化材料有如下优点：(1)光催化性能大幅提高，可见光照射下对气态甲醛有显著降解效应；(2)TiO2的分散状态得以改善，获得相对较高的量子利用效率；(3)光催化复合微球组成成分可控，易于回收和分离，方便重复再用；(4)减少光催化剂颗粒应用时的流失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光催化复合微球的制作方法，解决现有商品光催化材料活性低，不能回收，无法重复使用，只能应用紫外光催化的局限。本专利技术应用共沉淀方法，对现有商品光催化材料以功能性光学材料掺杂，并将之固定于聚合物微球之上，形成新的不同于原商品光催化剂的多成分复合微球。通过共沉淀聚合工艺控制达到调整微球尺寸、密度、结晶度等物理量。对这些重要物理指标的调整，可以优化多组分/成分聚合物光催化微球应用性能。借助各种功能材料优异的性能，对聚合物光催化微球各部分成分进行调整，使其更加方便应用，通过掺杂各种不同成分纳米粒子，使聚合物微球各部分成分有互相协同促进的作用。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种光催化复合微球的制作方法，包括以下步骤：(1)制备聚合物前驱体；(2)将光催化剂和几种掺杂光敏材料制成溶胶；(3)将保护胶体和适量水混合制成共聚合反应连续相，再加入步骤(1)中的聚合物前躯体和步骤(2)得出的溶胶混合均匀；(4)调整体系酸碱环境，控制聚合物前驱体的聚合速度，聚合物前驱体聚合得出聚合物微球，且光催化材料和光敏材料以一定速度掺杂并负载在聚合物微球中，得出光催化微球，控制光催化微球在1-5μm范围；(5)调整酸碱环境结束反应，过滤悬浮液得出滤饼，用80℃热纯水洗涤滤饼3次；(6)将滤饼在100℃烘干，用研钵磨粉，在130℃烘箱内进行热处理3小时，除去小分子挥发性物质后磨粉，制成光催化微球干粉。进一步而言，上述技术方案中，所述的步骤(3)中光催化剂成分占10-60％，光敏材料成分占0-20％，聚合物前躯体成分占：30-80％。进一步而言，上述技术方案中，所述的聚合物前驱体为：密胺树脂、脲醛树脂、酚醛树脂等热固性树脂中的任意一种或多种；所述的光敏材料为：纳米级氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕中的任意一种或多种；所述的光催化剂为：二氧化钛。进一步而言，上述技术方案中，步骤(1)中聚合物前驱体的具体制备方法为：将37％甲醛溶液加入盛有三聚氰胺的100ml小烧杯中，加水适量，加入10％的碳酸钠溶液调PH值至8，加热到70℃保温直至溶液变得澄清，制成聚合物前驱体，晾凉备用。进一步而言，上述技术方案中，所述的步骤(2)中的具体方法为：称取适量光催化剂和计算好的掺杂光敏材料到250ml三口烧瓶中混合，加入无水乙醇使其充分浸润，加入10％保护胶体和适量水，开动机械搅拌混合均匀，得出混合液。进一步而言，上述技术方案中，将事先准备好的聚合物前驱体加入混合液，再加入适量1％PVP，用10％醋酸调整pH值到5，缓慢升温至90℃，200rpm机械搅拌，聚合物前驱体、光催化剂和光敏材料的聚合反应，得出光催化微球。进一步而言，上述技术方案中，将聚合反应得出的含光催化微球的混合液保温4小时后，加入10％氢氧化钠调整PH为中性终止反应。进一步而言，上述技术方案中，所述的光催化微球的尺寸为：2～8μm，密度为：1.8～2.5g/cm3。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)应用商品纳米光催化材料，不需要专门制备光催化材料，完善产业链下游产品，为商品纳米材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光催化复合微球的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备聚合物前驱体；(2)将光催化剂和几种掺杂光敏材料制成溶胶；(3)将保护胶体和适量水混合制成共聚合反应连续相，再加入步骤(1)中的聚合物前躯体和步骤(2)得出的溶胶混合均匀；(4)调整体系酸碱环境，控制聚合物前驱体的聚合速度，聚合物前驱体聚合得出聚合物微球，且光催化材料和光敏材料以一定速度掺杂并负载在聚合物微球中，得出光催化微球，控制光催化微球在1‑5μm范围；(5)调整酸碱环境结束反应，过滤悬浮液得出滤饼，用80℃热纯水洗涤滤饼3次；(6)将滤饼在100℃烘干，用研钵磨粉，在130℃烘箱内进行热处理3小时，除去小分子挥发性物质后磨粉，制成光催化微球干粉。

【技术特征摘要】
1.一种光催化复合微球的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备聚合物前驱体；(2)将光催化剂和几种掺杂光敏材料制成溶胶；(3)将保护胶体和适量水混合制成共聚合反应连续相，再加入步骤(1)中的聚合物前躯体和步骤(2)得出的溶胶混合均匀；(4)调整体系酸碱环境，控制聚合物前驱体的聚合速度，聚合物前驱体聚合得出聚合物微球，且光催化材料和光敏材料以一定速度掺杂并负载在聚合物微球中，得出光催化微球，控制光催化微球在1-5μm范围；(5)调整酸碱环境结束反应，过滤悬浮液得出滤饼，用80℃热纯水洗涤滤饼3次；(6)将滤饼在100℃烘干，用研钵磨粉，在130℃烘箱内进行热处理3小时，除去小分子挥发性物质后磨粉，制成光催化微球干粉。2.根据权利要求1所述的一种光催化复合微球的制作方法，其特征在于：所述的步骤(3)中光催化剂成分占10-60％，光敏材料成分占0-20％，聚合物前躯体成分占：30-80％。3.根据权利要求1所述的一种光催化复合微球的制作方法，其特征在于：所述的聚合物前驱体为：密胺树脂、脲醛树脂、酚醛树脂等热固性树脂中的任意一种或多种；所述的光敏材料为：纳米级氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕中的任意一种或多种；所述的光催化剂为：二氧化钛。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤子满，
申请(专利权)人：尤子满，
类型：发明
国别省市：陕西;61