一种纳米二氧化钛自清洁玻璃的低温制备方法技术

本发明专利技术是一种纳米二氧化钛自清洁玻璃的低温处理方法。它以二氧化硅、锐钛矿型溶胶纳米材料为基础组份，采用提拉法在玻璃基板表面形成薄膜，在室温下干燥、固化，或者在小于３００℃温度下处理后自然冷却。所制备的自清洁玻璃，具有良好的光催化性能和超亲水性能，且透光率较高，透光均匀。本发明专利技术方法设备简单，投资小，易于工业化生产。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Low temperature preparation method of nano titanium dioxide self-cleaning glass

The invention relates to a low temperature treatment method of nano titanium dioxide self-cleaning glass. With silica, anatase sol nano material based components by Czochralski method to form a thin film on the surface of a glass substrate at room temperature, drying, curing, or treatment in less than 300 degrees Celsius temperature after natural cooling. The prepared self-cleaning glass has good photocatalytic performance and super hydrophilic property, and has higher light transmittance and light transmission uniformity. The method of the invention has the advantages of simple equipment, small investment and easy industrial production. \ue5cf

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工
，具体涉及一种低温制备纳米二氧化钛自清洁玻璃的方法。制备TiO2薄膜的方法很多，各有其优缺点。如用直流反应磁控溅射等物理法沉积TiO2薄膜的玻璃具有良好的透明性、较强的光催化性能和光致超亲水性，薄膜均匀、厚度可控，但必须真空系统，设备价格昂贵，另外溅射速率也是制约其发展的一大瓶颈；溶胶-凝胶法制备的薄膜具有纯度高、反应条件易于控制等优点，但需要在较高温度下进行烘烤；而化学气相沉积法在制备大面积薄膜时尚存在一定的难度。正是由于各种制膜方法与手段中存在的各种局限性，从而严重制约了纳米TiO2薄膜材料的实用化进程。本专利技术提出的低温固化制备纳米二氧化钛薄膜自清洁玻璃方法，以二氧化硅、锐钛矿型TiO2溶胶纳米材料为基础成份，采用提拉法在玻璃基板表面形成薄膜，在室温下干燥、固化，或在小于300℃温度下处理后自然冷却即可。本专利技术中，二氧化硅来源于水溶性硅溶胶或正硅酸乙脂水解，锐钛矿型TiO2溶胶由TiCl4或其它钛盐水解制备而获得，各组分的相对含量为(以总容量为1单位)正硅酸乙脂或水溶性硅溶胶0.1～10％，锐钛矿型TiO2溶胶1～30％(TiO2净含量为0.065％～1.948％)，其余为去离子水或去离子水和HCl。薄膜结构如附图说明图1示。制备的具体步骤为将上述基础组份用无水乙醇稀释，加入去离子水，或者直接加入去离子水，搅拌均匀成胶体，把玻璃基板垂直放于胶体中，然后匀速提拉起来，在室温下干燥、固化，或在小于300℃温度下处理后自然冷却，即得纳米二氧化钛自清洁玻璃。实验证明，由本专利技术制备的自清洁玻璃具有良好的超亲水性和光催化性能1.亲水性实验。在功率密度为200μW/cm2，波长为254nm的紫外光下照射，测量水滴(1μl)与薄膜表面的接触角随紫外光照射时间的变化。经过40min时间的照射后，接触角小于1度，如图2所示。具有很好的防雾功能。2.光催化实验。在功率密度约为100μW/cm2，波长为254nm的紫外光下照射，对染料亚甲基蓝的分解，如图3所示。3.将一块一半镀有纳米二氧化钛薄膜的玻璃于2002年3月26日至2002年11月10日间放置于在室外的窗台上，结果用水冲后，有该纳米TiO2薄膜的部分清洁明亮，而无薄膜的部分污物仍在其表面。本专利技术方法，设备简单，投资小，易于工业化生产。本自清洁玻璃可广泛用于建筑物的窗玻璃，汽车反光镜等。图2为亲水实验中，接触角随紫外光照射时间变化的图示。其中，图2(a)为光照前(-6°)图示，图2(b)为光照后(-0°)图示，图2(c)为变化曲线。图3为光催化实验中，对染料亚甲基蓝的分解图示。图中标号1为玻璃基板，2为薄膜。实施例1将9.2ml锐钛矿型TiO2胶体、3ml水溶性硅溶胶及47.8ml去离子水混合并搅拌均匀；将事先准备好的清洁的玻璃基板垂直放入胶体中，然后将其匀速提拉起来，置于干净的环境中，并在室温下干燥、固化或在小于等于300℃下处理后自然冷却。由此制备的自清洁玻璃在波长为254nm、光功率密度为200μW/cm2的紫外光下照射40分钟后，接触角由54°降至1°以下，接近于0°，具有明显的防雾功能。实施例2将4ml的正硅酸乙脂与50ml无水乙醇(≥99.7％)混合搅拌4小时后，加入去离子水(4ml)与HCl(0.12ml)的混合液，并搅拌2小时；再将用无水乙醇(50ml)稀释的锐钛矿型TiO2胶体(20ml)加入其中，用超声器混合均匀。将事先准备好的干净玻璃基板置入其中，并垂直匀速提拉起来，将其放置在干净的环境中自然干燥、固化或在小于等于300℃下处理后自然冷却即可。由此制备的自清洁玻璃在波长为254nm、光功率密度为160μW/cm2的紫外光下照射40分钟后，对水的接触角由13°降至1°以下。权利要求1.一种纳米二氧化钛自清洁玻璃低温制备方法，其特征在于以二氧化硅和锐钛矿型TiO2纳米材料为基础成份，制成胶体，采用提拉法在玻璃基板表面形成薄膜，在室温下干燥、固化，或在小于300℃的温度下处理，然后冷却。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于二氧化硅来源于水溶性硅溶胶或正硅酸乙酯，锐钛矿型TiO2溶胶由TiCl4或其它钛盐水解制备而获得。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于胶体中各组份的含量为正硅酸乙酯或水溶性硅溶胶0.1-10％，锐钛矿型TiO2溶胶1-30％，锐钛矿型TiO2中TiO2溶净含量为0.065-1.948％。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于制备的具体步骤如下将基础组份用无水乙醇稀释，再加入去离子水，或者直接加入离子水，搅拌均匀成胶体，把玻璃基板垂直放于胶体中，然后匀速提拉起来，在室温下干燥、固化，或者在小于300℃温度下处理后自然冷却。全文摘要本专利技术是一种纳米二氧化钛自清洁玻璃的低温处理方法。它以二氧化硅、锐钛矿型溶胶纳米材料为基础组份，采用提拉法在玻璃基板表面形成薄膜，在室温下干燥、固化，或者在小于300℃温度下处理后自然冷却。所制备的自清洁玻璃，具有良好的光催化性能和超亲水性能，且透光率较高，透光均匀。本专利技术方法设备简单，投资小，易于工业化生产。文档编号C03C17/30GK1417147SQ0215072公开日2003年5月14日 申请日期2002年11月26日 优先权日2002年11月26日专利技术者任达森, 崔晓莉, 沃松涛, 杨锡良, 章壮健 申请人:复旦大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米二氧化钛自清洁玻璃低温制备方法，其特征在于以二氧化硅和锐钛矿型ＴｉＯ↓［２］纳米材料为基础成份，制成胶体，采用提拉法在玻璃基板表面形成薄膜，在室温下干燥、固化，或在小于３００℃的温度下处理，然后冷却。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任达森，崔晓莉，沃松涛，杨锡良，章壮健，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]