一种近红外光屏蔽和空气净化用复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于节能和环保技术领域，具体涉及一种近红外光屏蔽和空气净化用复合材料及其制备方法。该复合材料为一种纳米级粉体材料，所述粉体材料由钨青铜MXWO3粉末和ZnO复合而成，所述钨青铜MXWO3粉末和ZnO的质量比为1：(1‑3)。该复合材料的制备方法为低温溶液法，以钨青铜MXWO3粉末和醋酸锌为原料，50‑100℃下由醋酸锌在碱性条件下生成ZnO并与钨青铜MXWO3粉末复合得到一种粉体材料。本发明专利技术提供的复合材料，由近外红屏蔽能力很强的纳米级混合价态钨基材料和具有光催化性能的ZnO复合而成，其可见光透过性好且具有屏蔽红外线和催化净化空气中有害物质的优良性能；本发明专利技术提供的制备方法为低温溶液法，反应条件温和，操作简单且对反应设备无特殊要求，易于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于节能和环保
，具体涉及一种近红外光屏蔽和空气净化用复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着工业的不断发展，能源耗竭和环境污染问题越来越严重，如何有效的节能和净化污染的环境，已成为世界范围内普遍面临的且急需解决的重要问题。众所周知，我们日常生活中室内或者车内等空间温度的变化主要是来自于外部太阳中近红外光的照射。因此，为了达到节能保温的效果，近年来，研究者们开发了几种比较优异的近红外光吸收材料，使其应用于智能玻璃或幕墙涂层，比如黑色化合物，稀土六硼化物和ITO等。但黑色的化合物通常会有很低的可见光透过率，而稀土六硼化物则只能吸收掉太阳光中的一小部分近红外光，且其制备需要特殊的还原气氛和高的反应温度；对于我们比较熟知的ITO，虽然它有较好的可见光透过率，成熟的合成工艺，但它也同样存在一个比较大的缺点，就是对780-1500nm之间的近红外光吸收很少，然而太阳光中的近红外光热源部分则主要分布在这个范围，因此其热的屏蔽效果也比较有限。近年来，混合价态的钨系材料作为近红外吸收材料备受关注，但是其主要的合成方法为高温固相还原法、电化学法等，而得到的产品颗粒基本是微米级，且形貌不易控制。而近红外光的吸收性能与颗粒的大小以及形貌有很大的关联，即纳米级别的颗粒和棒状形貌往往能得到更加优异的近红外屏蔽效果。因此，研究新的制备方法，从而得到纳米级别的高近红外光屏蔽效果的钨系材料具有重大意义。另外，空气污染以及雾霾现象在我国多个城市频发，如何减少和净化空气中的污染物已迫在眉睫，光催化技术因其节能、绿色等优点而备受重视，常见TiO2、ZnO光催化材料如作为涂层材料，在吸收屏蔽太阳光中的紫外线的同时，还可以光催化降解空气中的污染。然而，现有技术中缺乏既能屏蔽太阳光中的近红外线又能吸收紫外线并同时对空气进行净化的材料。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的不足，综合相关材料的优势，提供一种近红外光屏蔽和空气净化用复合材料及其制备方法。该制备方法采用低温溶液法制备混合价态钨系材料和ZnO的纳米复合材料，该复合材料具有屏蔽近红外光和以吸收紫外光为能量催化净化空气的多功能效果。本专利技术克服现有技术中的不足，采用的技术方案如下：一种近红外光屏蔽和空气净化用复合材料，其为一种纳米级粉体材料，所述粉体材料由钨青铜MXWO3粉末和ZnO复合而成，所述钨青铜MXWO3粉末和ZnO的质量比为1：(1-3)。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。优选的，所述钨青铜MXWO3粉末中的M为K+、Rb+和NH4+中的一种或多种，其中0＜X≤0.33。优选的，所述钨青铜MXWO3粉末的粒径为80-600nm。本专利技术还提供一种制备上述近红外光屏蔽和空气净化用复合材料的方法，其包括如下步骤：S1.称取钨青铜MXWO3粉末并将其超声分散于适量乙醇溶剂中，得分散液；S2.按照钨青铜MXWO3粉末与ZnO的质量比换算出所需量的醋酸锌，称取所需量的醋酸锌并加入S1中的分散液中，充分搅拌，得混合液；S3.将NaOH与乙醇的水溶液缓慢滴加入S2中的混合液中，其中NaOH与S2中醋酸锌的摩尔比为(1-1.31):1，并在50-100℃下搅拌反应1-24h，冷却、过滤、无水乙醇洗涤、干燥，即得所述的近红外光屏蔽和空气净化用复合材料。醋酸锌在碱性条件下直接反应或水解生成氢氧化锌并在加热和后续干燥下变为ZnO与钨青铜MXWO3粉末复合。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以有如下进一步具体选择或优化选择。优选的，S1中钨青铜MXWO3粉末与乙醇溶剂的用量比为(0.05-0.12)g：(10-20)mL。优选的，S2中钨青铜MXWO3粉末与醋酸锌的质量比为1：(2.25-6.76)。具体的，S3中NaOH与乙醇的水溶液中NaOH的摩尔浓度为0.065-0.085mol/L，其中水与乙醇的体积比为1：(0.1-100)。优选的，所述NaOH与乙醇的水溶液中NaOH的摩尔浓度为0.075mol/L。具体的，S3中的反应温度为75-85℃。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术提供的复合材料，由近外红屏蔽能力很强的纳米级混合价态钨基材料(钨青铜MXWO3粉末)和具有光催化性能的ZnO复合而成，其为纳米级粉体材料，其可屏蔽红外线以达到封闭空间的保温目的，同时其可吸收紫外线以达到催化净化空气中有害物质的目的，另外本专利技术提供的复合材料还具有较优异的可见光透光率，从而使其在作为建筑玻璃、车窗玻璃等表面的节能环保功能涂层方面有极大的潜在应用；(2)本专利技术提供的制备方法为低温溶液法，反应温度(50-100℃)较为温和，操作简单且对反应设备无特殊要求，易于工业化生产。附图说明图1为本专利技术的实施例1、4及7分别制备出的RbXWO3/ZnO,KXWO3/ZnO和(NH4)XWO3/ZnO复合材料薄膜的透射光谱图；图2为本专利技术的实施例1、4及7分别制备出的RbXWO3/ZnO,KXWO3/ZnO和(NH4)XWO3/ZnO复合材料薄膜所模拟的房子在光照下其内温度随时间的变化情况；图3为本专利技术的实施例1、4及7分别制备出的RbXWO3/ZnO,KXWO3/ZnO和(NH4)XWO3/ZnO复合材料薄膜在紫外光激发下对NO气体的光催化分解情况。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本专利技术进行进一步的详细描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。以下实施例中采用的方法未作特别说明均为常规方法，所使用的药品未作特别说明均为市售药品。实施例1一种近红外光屏蔽和空气净化用复合材料，其通过如下步骤制备：S1.称取粒径为80-600nm的钨青铜RbXWO3粉末0.08g并将其超声分散于15mL乙醇溶剂中，得分散液；S2.称取醋酸锌0.32g并加入S1中的分散液中，搅拌30min左右以充分混合，得混合液；S3.将水和乙醇体积比为1：100且NaOH摩尔浓度为0.075mol/L的NaOH与乙醇的水溶液20mL缓慢滴加入S2的混合液中，在50-75℃下搅拌反应15-24h，冷却、过滤、无水乙醇洗涤、干燥，即得所述的近红外光屏蔽和空气净化用复合材料，以RbXWO3/ZnO表示。实施例2一种近红外光屏蔽和空气净化用复合材料，其通过如下步骤制备：S1.称取粒径为80-600nm的钨青铜RbXWO3粉末0.05g并将其超声分散于10mL乙醇溶剂中，得分散液；S2.称取醋酸锌0.32g并加入S1中的分散液中，搅拌30min左右以充分混合，得混合液；S3.将水和乙醇体积比为1：10且NaOH摩尔浓度为0.065mol/L的NaOH与乙醇的水溶液20mL缓慢滴加入S2的混合液中，在85-100℃下搅拌反应1-8h，冷却、过滤、无水乙醇洗涤、干燥，即得所述的近红外光屏蔽和空气净化用复合材料，以RbXWO3/ZnO表示。实施例3一种近红外光屏蔽和空气净化用复合材料，其通过如下步骤制备：S1.称取粒径为80-600nm的钨青铜RbXWO3粉末0.14g并将其超声分散于20mL乙醇溶剂中，得分散液；S2.称取醋酸锌0.32g并加入S1中的分散液中，搅拌30min左右以充分混合，得混合液；S3.将水和乙醇体积比为1：0.1且NaOH摩尔浓度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种近红外光屏蔽和空气净化用复合材料，其特征在于，其为一种纳米级粉体材料，所述粉体材料由钨青铜MXWO3粉末和ZnO复合而成，所述钨青铜MXWO3粉末和ZnO的质量比为1：(1‑3)。

【技术特征摘要】
1.一种近红外光屏蔽和空气净化用复合材料，其特征在于，其为一种纳米级粉体材料，所述粉体材料由钨青铜MXWO3粉末和ZnO复合而成，所述钨青铜MXWO3粉末和ZnO的质量比为1：(1-3)。2.根据权利要求1所述的一种近红外光屏蔽和空气净化用复合材料，其特征在于，所述钨青铜MXWO3粉末中的M为K+、Rb+和NH4+中的一种或多种，其中0＜X≤0.33。3.根据权利要求1所述的一种近红外光屏蔽和空气净化用复合材料，其特征在于，所述钨青铜MXWO3粉末的粒径为80-600nm。4.一种如权利要求1至3任一项所述的近红外光屏蔽和空气净化用复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.称取钨青铜MXWO3粉末并将其超声分散于适量乙醇溶剂中，得分散液；S2.按照钨青铜MXWO3粉末与ZnO的质量比换算出所需量的醋酸锌，称取所需量的醋酸锌并加入S1中的分散液中，充分搅拌，得混合液；S3.将NaOH与乙醇的水溶液缓慢滴加入S2中的混合液中，其中NaOH与S2中醋酸锌的摩尔比为(1-1.31):1，并在50-100℃下搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张高科，吴晓勇，殷树，
申请(专利权)人：张高科，吴晓勇，殷树，
类型：发明
国别省市：湖北;42