本发明专利技术涉及一种无醇型可见光光催化纳米分散液的低温制备方法，适合于可见光光催化室内空气净化产品制备领域，适用于以喷涂方式负载于车辆内部的布质基材。首先构建一个pH=1的酸性水溶液，加入可溶性的抗菌组分，再直接加入有机钛前体和可见光光催化组分，使用循环纳米胶体磨配合水解，再加入引发晶，用旋转蒸发仪常压加温，接下来减压旋蒸，最后稀释，调节pH到弱酸性，加入表面活性剂。利用旋转蒸发仪制备的分散液无异味，适于作为添加香型的光催化产品基础液，使用胶粒磨配合水解，适用于工业化，低温制备方式降低成本，稀释步骤提高了使用的安全性，喷涂时不会形成白色斑痕，添加的可见光催化成分使分散液具有可见光响应。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无醇型可见光光催化纳米分散液的低温制备方法，适合于可见光光催化室内空气净化产品制备领域，尤其适用于以喷涂方式负载于车辆内部的布质基材。
技术介绍
光催化是一种在环境领域有着重要应用前景的绿色技术，它为空气净化、水质净化提供了一种新的解决思路。目前欧美、日本开发了多种较为成熟光催化净化产品，例如日本东陶机器（株）综合研究所开发的适于空气净化的Hydrotect系列产品，又如美国Entegris超纯水公司开发的LiquidLens™UPW水质净化系统等。光催化剂的制备是光催化技术应用的基础，其制备路线按钛源分类可分为无机合成和有机合成。无机合成得到的过氧钛酸因存在胶粒尺寸大、分散性不好、必须通过高温烧结才能有光催化特性等问题，所以人们更多采用有机合成方式来制备光催化剂。有机合成常使用四氯化钛、钛酸四乙酯、钛酸四正丙酯、钛酸四异丙酯或者钛酸四丁酯做为有机钛源。上述有机钛源水解所得的二氧化钛分散液常常味道刺激，这是因为合成时1.可能加入了某种醇类溶剂；2.可能加入了水解抑制剂乙酰丙酮等；3.有机钛源水解产物含有醇类挥发性产物；4.加入了酸或碱。这样含刺激醇味或是含其它难闻气味的分散液很难作为光催化日用净化产品的基础配方液，不仅是因为当开发各种香型净化产品时会掩盖香味，更重要的是消费者不会购买此类气味难闻的净化产品。有机钛源水解常常运用滴加操作，如果滴加速度过慢，有机钛源因遇空气和水汽易固化，则会在滴加管尖形成长长的固体物；如果滴加速度过块，易在水溶液中形成块状物质，但是需要经过长时间搅拌才能消除。有时通过加入醇类将有机钛源稀释，以降低水解速度，但又将引入有气味的溶剂。所以制备速度的提升是实验室制备跨向工业生产的一个瓶颈。有机钛源水解所得的胶粒尺寸与所选用的催化剂性质相关：若使用酸性催化剂，有机钛源水解由H3O+的亲电机理引起，水解易进行，所得胶粒较小，易于分散；若使用碱性催化剂，水解由OH−亲核取代引起，缩聚速度大大提高，所得胶粒较大。所以一般制备都选用酸性催化法，但是得到的液体，酸性强的也会给使用者健康带来潜在危害。含钛量并不是越多越好。适用于喷涂的光催化分散液的含钛量如果比较高，如1%，会在深色的基材形成白色的斑痕，这将影响基材的视觉感受。另外，通过有机钛源水解制备所得光催化剂基础液，仅仅能在紫外光下产生强的响应，产生羟基自由基以去除污染；而在可见光下，尤其在微弱的可见光下却难以起作用，大大限制了此类光催化剂的使用。
技术实现思路
本专利技术提供一种无醇型可见光光催化纳米分散液的低温制备方法，通过此方法能够得到一种无醇、弱酸性可见光光催化分散液，其以喷涂的方式喷于深色基材表面不会形成明显白色斑痕。本专利技术采用如下的工艺过程：（1）以蒸馏水为溶剂，加入酸性催化剂，调节pH=1，得到体积为V0的酸性溶液；（2）向上述酸性溶液中加入较二氧化钛物质的量0.01~2%的抗菌组分，强力搅拌1~5h；（3）再向酸性溶液中直接加入较V0的1~10%有机钛源和较二氧化钛质量0.05~1%可见光光催化组分，强力搅拌0.5h，用循环纳米胶体磨配合加工，至水解完全；（4）再向其中加入较二氧化钛质量0.01~0.1%的P25粉体，在旋转蒸发仪中，55~80°C条件下常压加热旋转5~10h；（5）将上述液体在40~50°C旋转蒸发仪中负压蒸发至V0的70~80%；（6）添加蒸馏水到上述浓缩液中至V0的7~12倍；（7）调节上述液体的pH到4-5。（8）加入表面活性剂，其添加量为最终质量的0.1~1%。进一步地，上述步骤（1）所用到的酸性催化剂可以选用盐酸、硝酸、磷酸中的一种或者它们之间的任意混合物。进一步地，上述步骤（2）所用到的抗菌组分可以选用Zn类、Ag类、Cu类化合物中的一种或者它们之间的任意混合物，其中选取的盐类不应与上述步骤（1）所用到的酸性催化剂产生沉淀。进一步地，上述步骤（3）所用到的有机钛源可以选用钛酸四乙酯、钛酸四正丙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯中的一种或者它们之间的任意混合物。进一步地，上述步骤（3）所用到的可见光催化组分可以选用Pt类、La类、Bi类、Co类、Ni类化合物中的一种或者它们之间的任意混合物。进一步地，上述步骤（8）所用到的表面活性剂可以选用TritonX-100、十二烷基苯磺酸钠、双十八烷基胺盐酸盐中的一种或者它们之间的任意混合物。本专利技术开始构建了酸性的环境，为有机钛源水解为小颗粒钛做准备。选取合适的Zn类、Ag类、Cu类化合物中一种或其中几种可溶性的盐类，充分搅拌，使其充满酸性环境，此时不应当有沉淀产生，构建了一个含金属离子的酸性溶液体系。再直接加入有机钛源和可见光光催化组分，充分搅拌和剪切的条件下，使得钛源中的钛元素、可见光光催化组分中的元素和上述可溶性的盐类中金属离子充分结合；水解过程中，可以形成含金属元素掺杂的可见光钛无定型溶胶。加入少量的P25粉末作为引发晶，无定型钛溶胶在适当加温和时间下向锐钛溶胶转化。水和有机钛源中的醇类副产物形成共沸物，负压加温旋蒸去适当的体积，去掉醇类以消除溶剂的特殊气味影响。稀释并调节溶胶pH，调节其中有效成分含量和弱酸性，使得喷涂效果提升并提高安全性。添加表面活性剂也使喷涂效果提升。本专利技术具有如下优点：利用旋转蒸发仪处理的可见光光催化分散液没有异味，适于作为添加香型的光催化产品的基础液；通过直接加入钛酸酯结合使用胶粒磨，适用于工业化，可以使生产实现快速化；低温制备方式使生产成本降低；最后的稀释步骤将溶液变为弱酸性且降低了分散液中钛的浓度，提高了使用的安全性，喷涂时不会形成白色斑痕；添加的可见光催化成分使制备的分散液具有可见光光催化效果。具体实施方法现结合具体实施方案对本专利技术做进一步的描述。实施例1向100mL蒸馏水中加入适量37%盐酸溶液，配置pH=1的盐酸溶液。然后加入0.065g的氯化锌，强力搅拌2h。直接加入10mL的钛酸四乙酯和0.002g的二氯四氨合铂，强力搅拌0.5h，用循环纳米胶体磨配合加工。加入0.004g的P25，在65°C条件下用旋转蒸发仪常压处理所得液体8h。在旋转蒸发仪中蒸发前述含钛液至70mL。添加蒸馏水使提及达到800mL，调节pH到4。最后，加入1mL的十二烷基苯磺酸钠。得到A液。实施例2向250mL蒸馏水中加入适量65%硝酸溶液，配置pH=1的硝酸溶液。然后加入0.027g的硝酸铜，强力搅拌1h。直接加入20mL的钛酸四正丙酯和0.003g的乙酸钴，强力搅拌0.5h，用循环纳米胶体磨配合加工。加入0.003g的P25，在70°C条件下用旋转蒸发仪常压处理所得液体9h。在旋转蒸发仪中蒸发前述含钛液至200mL。添加蒸馏水使提及达到2000mL，调节pH到4.5。最后，加入2mL的TritonX-100。得到B液。实施例3向500mL蒸馏水中加入适量85%磷酸溶液，配置pH=1的磷酸溶液。然后加入0.24g的硝酸银，强力搅拌1h。直接加入25mL的钛酸四丁酯和0.003g的硝酸镍，强力搅拌0.5h，用循环纳米胶体磨配合加工。加入0.006g的P25，在60°C条件下用旋转蒸发仪常压处理所得液体6h。在旋转蒸发仪中蒸发前述含钛液至400mL。添加蒸馏水使提及达到4000mL，调节pH到5。最后，加入4mL的双十八烷本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无醇型可见光光催化纳米分散液的低温制备方法，采用如下的工艺过程：（1）以蒸馏水为溶剂，加入酸性催化剂，调节pH=1，得到体积为V0的酸性溶液；（2）向上述酸性溶液中加入较二氧化钛物质的量0.01~2%的抗菌组分，强力搅拌1~5h；（3）再向酸性溶液中直接加入较V0的1~10%有机钛源和较二氧化钛质量0.05~1%可见光光催化组分，强力搅拌0.5h，用循环纳米胶体磨配合加工，至水解完全；（4）再向其中加入较二氧化钛质量0.01~0.1%的P25粉体，在旋转蒸发仪中，55~80°C条件下常压加热旋转5~10h；（5）将上述液体在40~50°C旋转蒸发仪中负压蒸发至V0的70~80%；（6）添加蒸馏水到上述浓缩液中至V0的7~12倍；（7）调节上述液体的pH到4‑5；（8）加入表面活性剂，其添加量为最终质量的0.1~1%。
【技术特征摘要】
1.一种无醇型可见光光催化纳米分散液的低温制备方法，采用如下的工艺过程：（1）以蒸馏水为溶剂，加入酸性催化剂，调节pH=1，得到体积为V0的酸性溶液；（2）向上述酸性溶液中加入较二氧化钛物质的量0.01~2%的抗菌组分，强力搅拌1~5h；（3）再向酸性溶液中直接加入较V0的1~10%有机钛源和较二氧化钛质量0.05~1%可见光光催化组分，强力搅拌0.5h，用循环纳米胶体磨配合加工，至水解完全；（4）再向其中加入较二氧化钛质量0.01~0.1%的P25粉体，在旋转蒸发仪中，55~80°C条件下常压加热旋转5~10h；（5）将上述液体在40~50°C旋转蒸发仪中负压蒸发至V0的70~80%；（6）添加蒸馏水到上述浓缩液中至V0的7~12倍；（7）调节上述液体的pH到4-5；（8）加入表面活性剂，其添加量为...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯冠华，仇健，
申请(专利权)人：冯冠华，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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