一种抗污自洁材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种抗污自洁材料及其制备方法与应用。所述材料包括亲水型的氧化硅具有疏油的二氧化钛，具有导电能力的氧化石墨烯和氧化锡，以及具有可见光催化能力的片层g‑C3N4；所述氧化石墨烯、片层g‑C3N4、氧化硅、氧化锡、二氧化钛的质量比为1:（1～50）:（0.5～10）:（10～500）:（10～500）。本发明专利技术的抗污自洁材料，所用的原材料易得，价格低廉；具有较高的亲水性和光催化能力，能起到抗污自洁作用；制作方法简单，不需要大型机械设备以及人力物力，可大批量生产。

A kind of anti-fouling and self-cleaning material and its preparation method and Application

The invention provides an anti-fouling self-cleaning material and a preparation method and application thereof. The materials include hydrophilic silicon oxide with oil-thinning titanium dioxide, conductive graphene oxide and tin oxide, and visible-light photocatalytic lamellar g_C3N4. The mass ratio of graphene oxide, lamellar g_C3N4, silicon oxide, tin oxide and titanium dioxide is 1:(1-50):(0.5-10):(1) 0-500: (10-500). The anti-fouling and self-cleaning material of the invention has the advantages of easy availability of raw materials and low price, high hydrophilicity and photocatalytic activity, and can play the role of anti-fouling and self-cleaning, simple manufacturing method, no need of large-scale mechanical equipment and human and material resources, and can be produced in large quantities.

【技术实现步骤摘要】
一种抗污自洁材料及其制备方法与应用
本专利技术属于自洁材料领域，具体涉及一种用于玻璃材料表面抗污自洁的材料。
技术介绍
随着经济的发展，各种新型建筑应运而生，而许多高层的建筑越来越青睐于使用玻璃幕墙。由于受到大气雾霾、灰层、氮氧化物和硫氧化物和酸雨等的影响，玻璃幕墙表面会集聚大量污染物，导致其通透性降低，影响建筑物的美观。目前我国对于玻璃幕墙的主要清洁方式为人工清理，该方法需要消耗大量的人力和财力，此外还存在清洁人员的安全问题。而且清洁后的玻璃耐污能力较差，玻璃幕墙在较短的时间内就会再次被污染。因此，研发一种能使得玻璃幕墙具有防污自洁能力的涂层具有较大的意义。目前防污材料主要有疏水性、超亲水型、光催化型等。疏水材料表面只能对亲水性污染物有较好的防污作用。而对于汽车尾气排放带来的亲油性污染物容易附着在疏水材料表面。
技术实现思路
本专利技术针对现有的疏水材料存在的对油污等污染物抗污能力不足的问题，提供一种简单高效的亲水疏油且光敏型可用于玻璃材料表面抗污自洁的新型涂层材料；以及一种操作简单可大量制备的抗污自洁新型涂层材料的制备方法；还提供一种上述抗污自洁的新型涂层材料应用于玻璃的方法。一种抗污自洁材料，所述材料包括亲水型的氧化硅具有疏油的二氧化钛，具有导电能力的氧化石墨烯和氧化锡，以及具有可见光催化能力的片层g-C3N4；所述氧化石墨烯、片层g-C3N4、氧化硅、氧化锡、二氧化钛的质量比为1:（1～50）:（0.5～10）:（10～500）:（10～500）。优选地，所述氧化石墨烯、片层g-C3N4、氧化硅、氧化锡、二氧化钛的质量比为1:（10～50）:（1～6）:（50～250）:（50～250）。其中，上述抗污自洁材料中，所述材料还包括乙醇，所述乙醇的用量与所述氧化石墨烯的体积质量比（mL/g）可以为（80-120）:1。本专利技术还提供上述抗污自洁材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：将所述氧化石墨烯、片层g-C3N4、氧化硅、氧化锡、二氧化钛按照质量比为1：（1～50）：（0.5～10）：（10～500）：（10～500）加入到乙醇中，得到的混合物经搅拌、超声分散，得到所述抗污自洁材料。其中，上述制备方法中，所述氧化石墨烯的制备过程包括如下步骤：将质量比为1：（0.5～2）：（0.5～2）的石墨粉、K2S2O8和P2O5加入到5～40mL质量浓度为95～99%的浓硫酸中，在60～100℃下反应2～6小时，然后冷却至10～50℃，加入500～1500mL超纯水，放置6～24小时，将产物洗涤至中性后在20～90℃下干燥后得到预氧化石墨；将所述的预氧化石墨加入到100～500mL质量浓度为95～99%的浓硫酸中，再加入质量比为1：（1～50）的NaNO3和KMnO4，在0～10℃下反应1～5小时，升温到20～50℃下反应1～5小时，加入100～1000mL超纯水，在80～100℃条件下反应0.5～5小时，然后加入500～1500mL超纯水和10～50mL质量浓度为20～30%的H2O2，继续反应1～5小时，将得到的产物用质量浓度为1～20%的HCl溶液洗涤，用大量水洗涤至中性，并在20～50℃下超声分散1～5小时得到氧化石墨烯水悬液，将其冷冻干燥得到氧化石墨烯。其中，上述制备方法中，所述片层g-C3N4的制备过程包括如下步骤：将1～100g三聚氰胺置于坩埚中，以1～10℃/分钟的升温速率加热至300～600℃，并在该温度下保持1～10小时，然后获得黄色块状g-C3N4，将所述g-C3N4研磨成粉末，并加入坩埚中，以1～8℃/分钟的升温速率加热至300～600℃，并反应1～10小时，得到片层g-C3N4。其中，上述制备方法中，所述搅拌为在10-50℃下搅拌100-500分钟。其中，上述制备方法中，所述超声分散为在10-50℃下超声分散10-200分钟。本专利技术还提供上述抗污自洁材料应用于玻璃表面的方法，包括以下步骤：用玻璃研磨剂去除待涂抹玻璃表面的油污，使用乙醇清洗玻璃表面1～5次，自然风干1～5小时，将所述抗污自洁材料用玻璃刮均匀涂抹在玻璃表面，自然风干1～50小时。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种高效的亲水且光敏型可用于玻璃材料表面抗污自洁的新型涂层材料，该新型涂层材料包括亲水型材料氧化硅、氧化石墨烯、和二氧化钛，具有疏油的二氧化钛，具有导电能力的氧化石墨烯和氧化锡，和具有可见光催化能力的片层g-C3N4。本专利技术通过光催化剂将其去除有机污染物，光催化材料利用太阳光的能量，能将价带中的电子跃迁到导带，同时在价带产生一个空穴，形成光生“电子-空穴”对，而其具有氧化还原能力，能将附着在其表面的污染物降解，达到自洁的目的。1、本专利技术的抗污自洁材料，所用的原材料易得，价格低廉；2、本专利技术的抗污自洁的材料具有较高的亲水性和光催化能力，能起到抗污自洁作用；3、本专利技术的抗污自洁涂层材料制作方法简单，不需要大型机械设备以及人力物力，可大批量生产。附图说明图1是实施例2中的玻璃的表面亲水效果图：（a）喷涂实施例1防污自清洁材料前，（b）喷涂实施例1防污自清洁材料后。具体实施方式下文将结合具体实施例对本专利技术的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本专利技术，而不应被解释为对本专利技术保护范围的限制。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均涵盖在本专利技术旨在保护的范围内。除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。实施例1抗污自洁涂层材料的制备方法，具体步骤如下：（1）将质量比为1：0.8：0.8的石墨粉、K2S2O8和P2O5加入到24mL质量浓度为98%的浓硫酸中，在85℃下反应4小时，然后冷却至30℃，加入1000mL超纯水，放置12小时，将产物洗涤至中性后在50℃下干燥后得到预氧化石墨；将所述的预氧化石墨加入到240mL质量浓度为98%的浓硫酸中，再加入质量比为1：6的NaNO3和KMnO4，在0℃下反应3小时，升温到35℃下反应2小时，加入500mL超纯水，在95℃条件下反应1小时，然后加入1000mL超纯水和40mL质量浓度为30%的H2O2，继续反应2小时，将得到的产物用质量浓度为10%的HCl溶液洗涤，用大量水洗涤至中性，并在50℃下超声分散3小时得到氧化石墨烯水悬液，将其冷冻干燥得到氧化石墨烯；（2）将10g三聚氰胺置于坩埚中，以5℃/分钟的升温速率加热至500℃，并在该温度下保持4小时，然后获得黄色块状g-C3N4，将所述g-C3N4研磨成粉末，并加入坩埚中，以2.5℃/分钟的升温速率加热至500℃，并反应2小时，得到片层g-C3N4；（3）将步骤（1）所得的氧化石墨烯、步骤（2）所得的片层g-C3N4、氧化硅、氧化锡、二氧化钛加入到100mL乙醇中，所述氧化石墨烯、片层g-C3N4、氧化硅、氧化锡、二氧化钛的质量比为1：10：2：200：10，将混合物在30℃下用磁力转子搅拌30分钟，在30摄氏度下超声分散30分钟，得到所述的抗污自洁的材料。实施例2抗污自洁涂层材料的制备方法，具体步骤如下：（1）将质量比为1：0.8：0.8的石墨粉、K2S2O8和P2O5加入到24mL质量浓度为98%的浓硫酸中，在85℃下反应4小时，然后冷却至30℃，加入1000m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗污自洁材料，其特征在于，所述材料包括亲水型的氧化硅具有疏油的二氧化钛，具有导电能力的氧化石墨烯和氧化锡，以及具有可见光催化能力的片层g‑C3N4；所述氧化石墨烯、片层g‑C3N4、氧化硅、氧化锡、二氧化钛的质量比为1:（1～50）:（0.5～10）:（10～500）:（10～500）。

【技术特征摘要】
1.一种抗污自洁材料，其特征在于，所述材料包括亲水型的氧化硅具有疏油的二氧化钛，具有导电能力的氧化石墨烯和氧化锡，以及具有可见光催化能力的片层g-C3N4；所述氧化石墨烯、片层g-C3N4、氧化硅、氧化锡、二氧化钛的质量比为1:（1～50）:（0.5～10）:（10～500）:（10～500）。2.根据权利要求1所述的抗污自洁材料，其特征在于，所述氧化石墨烯、片层g-C3N4、氧化硅、氧化锡、二氧化钛的质量比为1:（10～50）:（1～6）:（50～250）:（50～250）。3.根据权利要求1或2所述的抗污自洁材料，其特征在于，所述材料还包括乙醇，所述乙醇的用量与所述氧化石墨烯的体积质量比（mL/g）为（80-120）:1。4.权利要求1-3任一项所述抗污自洁材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将所述氧化石墨烯、片层g-C3N4、氧化硅、氧化锡、二氧化钛按照质量比为1：（1～50）：（0.5～10）：（10～500）：（10～500）加入到乙醇中，得到的混合物经搅拌、超声分散，得到所述抗污自洁材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯的制备过程包括如下步骤：将质量比为1：（0.5～2）：（0.5～2）的石墨粉、K2S2O8和P2O5加入到5～40mL质量浓度为95～99%的浓硫酸中，在60～100℃下反应2～6小时，然后冷却至10～50℃，加入500～1500mL超纯水，放置6～24小时，将产物洗涤至中性后在20～90℃下干燥后得到预氧化石墨；将所述的预氧化石墨加入到...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡新将，
申请(专利权)人：湖南飞博环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43