一种光催化涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种光催化涂料，包括光催化剂、溶剂和溶胶。本发明专利技术提供的光催化涂料中包括光催化剂和溶胶，两种物质表面均存在羟基(‑OH)，二者在接触过程中脱去一个水分子(H2O)，形成新的化学键，将涂料喷涂于基体表面后，溶胶和光催化剂可以在基体表面形成自组装三维堆叠结构，可以提高有机污染物与光催化剂的接触面积，从而提高光催化剂的利用效率；并且溶胶的加入使得催化剂与基体之间形成隔离层，避免了催化剂腐蚀基体的现象，还能增强催化剂与基体之间的作用力，有效缓解催化剂从基体上脱落的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种光催化涂料及其制备方法和应用
本专利技术涉及光催化的
，特别涉及一种光催化涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
光催化是一种环境友好型的去除有机污染物的方法，可用于空气和水中有机污染物的降解，具有良好的化学稳定性、热稳定性，且催化过程无毒性，对环境友好，成本低，是催化应用的首选方法。随着行业需求的不断变化，逐渐出现了将催化领域与喷涂剂领域相结合的发展趋势。现有技术中常将带有光催化作用的涂料喷涂于基材表面，使基材具体光催化能力。但是现有的光催化涂料都是直接将光催化剂分散于溶剂中(如将二氧化钛分散于水中，得到光催化涂料)，这些光催化涂料喷涂于材料表面后，发生氧化降解污染物的过程中也会氧化基体材料，对基体材料造成腐蚀，影响材料的使用寿命或性能；且光催化剂被喷涂于基材表面之后，由于两者之间结合的作用力弱，容易造成光催化剂后期脱落的现象，导致材料的整体性能下降。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种光催化涂料及其制备方法和应用。本专利技术提供的光催化涂料光催化效果好，涂覆后和基体的结合力强，不易脱落，且对基材表面无腐蚀。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种光催化涂料，包括光催化剂、溶剂和溶胶；所述光催化剂为二氧化钛、二氧化钛-石墨烯复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳的复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、二氧化钛-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、金属酞菁-三氧化钨复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨的复合物、二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物中的一种或几种的混合物；所述溶胶为硅溶胶和/或铝溶胶；所述溶剂为水或水和乙醇的混合物。优选的，所述二氧化钛为锐钛矿晶型二氧化钛或混晶型二氧化钛；所述二氧化钛的粒径为5～800nm。优选的，所述溶胶的pH值为3～11；所述溶胶的浓度为2～50wt％；所述溶胶的粒径为1～100nm。优选的，所述溶胶中还包括石墨烯；所述溶胶中石墨烯的质量为光催化剂质量的0.1～2％。优选的，所述光催化剂的质量和溶剂的体积比为1～30g：1L；所述溶胶的质量和溶剂的体积比为0.1～15g：1L。本专利技术提供了上述方案所述光催化涂料的制备方法，包括以下步骤：将光催化剂和溶剂进行第一超声混合，得到光催化剂分散液；将所述光催化剂分散液和溶胶进行第二超声混合，得到光催化涂料。优选的，所述第一超声混合的功率为200～500W；所述第一超声混合的时间为0.25～2h；所述第二超声混合的功率为200～500W；所述第二超声混合的时间为0.2～2h。本专利技术提供了上述方案所述的光催化涂料或上述方案所述制备方法制备的光催化涂料在有机材料、无机材料和金属材料光催化中的应用。优选的，所述应用具体为将光催化涂料独立地涂覆于有机材料、无机材料和金属材料表面；所述涂覆后光催化剂在有机材料、无机材料和金属材料表面的负载量独立地为0.1～10g/m2。本专利技术提供了一种光催化涂料，由光催化剂、溶剂和溶胶混合而成。本专利技术提供的光催化涂料中包括催化剂和溶胶，两种物质表面均存在羟基(-OH)，二者在接触过程中脱去一个水分子(H2O)，形成新的化学键(-O-键)，将涂料喷涂于基体表面后，溶胶和光催化剂可以在基体表面形成自组装三维堆叠结构，可以提高水或空气中有机污染物与光催化剂的接触面积，从而提高光催化剂的利用效率；并且溶胶的加入使得催化剂与基体之间形成隔离层，避免了催化剂腐蚀基体的现象的发生，还能增强催化剂与基体之间的作用力，使催化剂不易从基体上脱落。实施例结果表明，将本专利技术提供的光催化涂料喷涂于基材(有机材料、无机材料或金属材料)上，以亚甲基蓝为底物进行光催化降解试验，亚甲基蓝的去除率可以达到99％，且对喷涂有光催化涂料的基材水洗后进行循环试验，光催化活性无明显变化，说明本专利技术提供的光催化涂料与基材的结合力强，不易脱落。附图说明图1为本专利技术实施例1的光催化降解试验结果；图2为本专利技术实施例7中聚酯纤维毡表面观察结果。具体实施方式本专利技术提供了一种光催化涂料，由光催化剂、溶剂和溶胶混合而成。在本专利技术中，所述光催化剂为二氧化钛、二氧化钛-石墨烯复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳的复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、二氧化钛-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、金属酞菁-三氧化钨复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨的复合物、二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物中的一种或几种的混合物。在本专利技术中，所述光催化剂包括二氧化钛时；所述二氧化钛优选为锐钛矿晶型二氧化钛或者混晶型二氧化钛；所述二氧化钛的粒径优选为5～800nm，更优选为15～600nm，最优选为20～500nm；本专利技术对所述二氧化钛的来源没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知来源的二氧化钛即可，如市售的二氧化钛。在本专利技术中，所述光催化剂包括二氧化钛-石墨烯复合物时，所述二氧化钛-石墨烯复合物中二氧化钛和石墨烯的质量比优选为100：0.1～2，更优选为100：0.2～1；本专利技术对所述二氧化钛-石墨烯复合物的来源没有特殊要求，使用从市场上购买的商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可。在本专利技术的具体实施例中，所述二氧化钛-石墨烯复合物优选由二氧化钛和石墨烯直接混合而成；本专利技术对所述石墨烯的种类没有特殊要求，优选为单层石墨烯、多层石墨烯、或单层石墨烯和多层石墨烯的混合物；所述多层石墨烯的厚度优选为0.3～50nm，更优选为2～40nm。在本专利技术中，所述光催化剂包括二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物时；所述二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物中二氧化钛和类石墨相氮化碳的质量比优选为100：2～100，更优选为100：5～25；本专利技术对二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物的来源没有特殊要求，使用市售的二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可；在本专利技术的具体实施例中，优选将二氧化钛和类石墨相氮化碳直接混合得到二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物。本专利技术对所述类石墨相氮化碳(g-C3N4)的种类没有特殊要求，优选为单层类石墨相氮化碳和/或多层类石墨相氮化碳；所述类石墨相氮化碳的厚度优选为0.3～50nm，更优选为2～40nm；本专利技术对所述类石墨相氮化碳的来源没有特殊限定，使用市售的类石墨相氮化碳商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可。在本专利技术的具体实施例中，所述类石墨相氮化碳(g-C3N4)的制备方法优选包括以下步骤：将尿素进行热处理，得到类石墨相氮化碳。在本专利技术中，所述热处理的温度温度优选为300～650℃，更优选为350～600℃，最优选为500～550℃；所述热处理的时间优选为3～8h，更优选为4～7h，最优选为5～6h。本专利技术优选自室温升温至热处理温度，所述升温至所述热处理温度的升温速率优选为1～6℃/min，更优选为2～4℃/min。本专利技术优选在空气气氛、常压下进行热处理；本专利技术对热处理所采用的设备没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的用于进行热处理的设备即可，具体的如管式炉或箱式炉。在本专利技术中，所述光催化剂包括二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物时；所述二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物中二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光催化涂料，包括光催化剂、溶剂和溶胶；所述光催化剂为二氧化钛、二氧化钛‑石墨烯复合物、二氧化钛‑类石墨相氮化碳的复合物、二氧化钛‑类石墨相氮化碳‑金属酞菁复合物、二氧化钛‑三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳‑三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳‑金属酞菁复合物、金属酞菁‑三氧化钨复合物、二氧化钛‑类石墨相氮化碳‑三氧化钨的复合物、二氧化钛‑金属酞菁‑三氧化钨复合物中的一种或几种的混合物；所述溶胶为硅溶胶和/或铝溶胶；所述溶剂为水或水和乙醇的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种光催化涂料，包括光催化剂、溶剂和溶胶；所述光催化剂为二氧化钛、二氧化钛-石墨烯复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳的复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、二氧化钛-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、金属酞菁-三氧化钨复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨的复合物、二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物中的一种或几种的混合物；所述溶胶为硅溶胶和/或铝溶胶；所述溶剂为水或水和乙醇的混合物。2.根据权利要求1所述的光催化涂料，其特征在于，所述二氧化钛为锐钛矿晶型二氧化钛或混晶型二氧化钛；所述二氧化钛的粒径为5～800nm。3.根据权利要求1所述的光催化涂料，其特征在于，所述溶胶的pH值为3～11；所述溶胶的浓度为2～50wt％；所述溶胶的粒径为1～100nm。4.根据权利要求1或3所述的光催化涂料，其特征在于，所述溶胶中还包括石墨烯；所述溶胶中石墨烯的质量为光催化剂质量的0.1～2％。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕汪洋，王宇，陈文兴，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33