一种光催化石材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石材，属于光催化领域。本发明专利技术提供的光催化石材由光催化涂料涂覆在石材表面制备而成。本发明专利技术通过在光催化涂料中加入溶胶，使溶胶和光催化剂脱水形成新的化学键，将涂料喷涂于石材表面后，溶胶和光催化剂可以在石材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；并且溶胶的加入还能增强催化剂与石材之间的作用力，使催化剂颗粒不易脱落。

A photocatalytic stone and its preparation and Application

The present invention provides a kind of photocatalytic stone, which belongs to the field of photocatalysis. The photocatalytic stone provided by the present invention is prepared by coating the photocatalytic coating on the surface of the stone. By adding the sol in the photocatalytic coating, the sol and light catalyst dehydration to form new chemical bonds, the coating is sprayed on the stone surface, sol and photocatalyst can form self-assembled three-dimensional structure on the stone surface, improve the organic pollutants in the contact area with the light catalyst, so as to improve the utilization efficiency of light catalyst; and the sol added can enhance the interaction between the catalyst and the catalyst particles of stone, not easy to fall off.

【技术实现步骤摘要】
一种光催化石材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石材及其制备方法和应用。
技术介绍
光催化是一种绿色环保、环境友好型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，所以近年来已被用于水环境治理和空气净化领域。商场等公共场所中常使用大面积的石材作为装饰，商场等场所的景观水中也常常放置具有装饰作用的石材。这些石材表面容易附着空气或水中的有机污染物，不易清洁，清洁起来耗费人力、财力和时间，不符合绿色环保的理念。
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石材及其制备方法和应用。本专利技术提供的光催化石材光催化效果好、催化剂颗粒不易脱落，且附着在石材表面的光催化剂可以将有机污染物降解为小分子物质，不仅可以净化水和空气，还能使石材更加容易清洗。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石材，由光催化涂料涂覆在石材表面制备而成；所述光催化涂料包括光催化剂、溶胶和溶剂或分装的光催化剂分散液和溶胶溶液；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。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含量为光催化剂质量的0.1～2％。优选的，所述光催化涂料包括光催化剂、溶胶和溶剂时；所述光催化涂料中光催化剂的质量和溶剂的体积比为1～30g：1L；所述光催化涂料中溶胶的质量和溶剂的体积比为0.1～15g：1L；所述光催化涂料包括分装的光催化剂分散液和溶胶溶液时；所述光催化剂分散液中光催化剂的质量和溶剂的体积比为1～30g：1L；所述溶胶溶液中溶胶的质量和溶剂的体积比为0.1～15g：1L。优选的，所述光催化剂在石材表面的干膜负载量为0.1～12g/m2。优选的，所述石材的材质为大理石、花岗岩、板石、砂岩或石灰岩。本专利技术提供了上述方案所述光催化石材的制备方法，包括以下步骤：(1)当所述光催化涂料包括光催化剂、溶胶和溶剂时，将光催化涂料喷涂于石材表面，得到涂覆有光催化涂料湿膜的石材；所述光催化涂料包括光催化剂、溶胶和溶剂；或，当所述光催化剂包括光催化分散液和溶胶溶液时，将所述光催化分散液和溶胶溶液分别喷涂于石材表面，得到涂覆有光催化涂料湿膜的石材；(2)将所述涂覆有光催化涂料湿膜的石材干燥，得到光催化石材。优选的，所述喷涂的流量独立为50～300ml/min；所述喷涂时喷头和石材表面的直线距离独立为5～25cm。本专利技术提供了上述方案所述的光催化石材或上述方案所述制备方法制备的光催化石材在光催化中的应用。本专利技术提供了一种光催化石材，由光催化涂料涂覆在石材表面制备而成；所述光催化涂料包括光催化剂、溶胶和溶剂或包括分装的光催化剂分散液和溶胶溶液。本专利技术提供的光催化石材由光催化涂料涂覆在石材表面制备而成，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，将涂料喷涂于石材表面后，溶胶和光催化剂可以在石材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；并且溶胶的加入能增强光催化剂与石材之间的作用力，使光催化剂不易脱落。实施例结果表明，本专利技术提供的光催化石材对亚甲基蓝的去除率可以达到95％以上，且对光催化石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石材与催化剂与石材的的结合力强，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。具体实施方式本专利技术提供了一种光催化石材，由光催化涂料涂覆在石材表面制备而成；所述光催化涂料包括光催化剂、溶胶和溶剂或包括分装的光催化剂分散液和溶胶溶液；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、类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、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50～500nm；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5～40nm。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5～40nm；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，具体的如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光催化石材，由光催化涂料涂覆在石材表面制备而成；所述光催化涂料包括光催化剂、溶胶和溶剂或包括分装的光催化剂分散液和溶胶溶液；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。

【技术特征摘要】
1.一种光催化石材，由光催化涂料涂覆在石材表面制备而成；所述光催化涂料包括光催化剂、溶胶和溶剂或包括分装的光催化剂分散液和溶胶溶液；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。2.根据权利要求1所述的光催化石材，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。3.根据权利要求1或2所述的光催化石材，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含量为光催化剂质量的0.1～2％。4.根据权利要求1所述的光催化石材，其特征在于，所述光催化涂料包括光催化剂、溶胶和溶剂时；所述光催化涂料中光催化剂的质量和溶剂的体积比为1～30g：1L；所述光催化涂料中溶胶的质量和溶剂的体积比为0.1～15g：1L；所述光催化涂料...

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