一种表面负载有可见光响应光催化涂层的镀锌钢板及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种表面负载有可见光响应光催化涂层的镀锌钢板及其制造方法，属于新型建筑材料领域。它包括镀锌钢板、钝化皮膜和光催化涂层。本发明专利技术在镀锌钢板的至少一个表面涂覆钝化皮膜，在钝化皮膜上层叠含氮掺杂改性的二氧化钛纳米粒子的光催化涂层，钝化皮膜能保护镀锌钢板不被腐蚀，光催化涂层可以在可见光响应下去除空气中的有机物和氮氧化物，在提高镀锌钢材的使用寿命的同时，还能起到净化空气的作用。

A Galvanized Steel Plate Supported with Visible Light Response Photocatalytic Coating and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
一种表面负载有可见光响应光催化涂层的镀锌钢板及其制造方法
本专利技术属于新型建筑材料领域，更具体地说，涉及一种表面负载有可见光响应光催化涂层的镀锌钢板及其制造方法。
技术介绍
研究结果表明，能源使用过程中产生的氮氧化物(NOx)排放是造成雾霾的内因：NOx排放到大气中以后，由于其价态低，在大气中的自由基氧化作用下，发生复杂的化学反应，生成高价态的硝酸盐，因此，NOx是使大气氧化性增强的关键污染物，也是PM2.5的主要组成部分。光催化剂，特别是二氧化钛，近年来由于其特有的性质引起本领域的技术人员的重视。二氧化钛在紫外线辐照下，可发生自由基反应，具有强烈的氧化性，能够分解有害气体分子、微生物等物质，将之转变为水、二氧化碳等环境无害物质，不产生二次污染。因此，本领域的技术人员采用各种不同的技术方案研究开发出了各种利用光催化剂制备的各种能够消除环境有害气体、细菌的功能材料，例如：中国专利申请号为200780001326.4，申请公开日为2009年1月28日的专利申请文件公开了具有表现出改进的光催化活性的底涂层的涂覆基底。该专利采用CVD技术在无机材料基底(尤其是玻璃)表面依次沉积包含二氧化硅与氧化锆混合物、二氧化硅与氧化铝或二氧化硅、氧化铝与二氧化钛混合物的低涂层，然后在其上在沉积一层光催化功能涂层，达到净化环境的功能。虽然该专利技术物具有光催化功能，但由于其尽在紫外线辐照下才能发挥光催化效果，存在使用条件的限制，应用范围狭窄的缺点。中国专利申请号为201310065844.X，申请公开日为2013年5月22日的专利申请文件公开了一种具有光催化和防静电复合功能的自洁涂层及其生产方法。该涂层制备方法是采用喷涂方法在无机材料上一次制备封闭层、防静电层、光催化涂层。但应该注意到该专利技术提供的技术步骤繁琐，且基材为脆性无机材料，不适合后续加工。中国专利申请号为201410572952.0，申请公开日为2016年5月18日的专利申请文件公开了一种可见光光催化材料及其制备方法。该专利是一种在钛网上通过阳极氧化得到TiO2纳米管光催化膜，然后在此层膜上通过电沉积一层WO3光催化膜的方法。该专利以钛金属为基材，存在成本高的缺点，不适合大范围推广；并且制造方法采用电镀、高温煅烧的方式，存在环保性方面的问题。中国专利申请号为201220017481.3，申请公开日为2012年10月3日的专利申请文件公开了光催化净化抗菌的彩钢板。该专利的特征在于：在彩涂板表面涂覆有含有纳米二氧化钛的光催化涂层。具有杀菌消毒、净化空气的功能。但该专利将光催化涂层直接涂覆在有机物的表面，虽然达到了光催化的效果，但难以避免此种效果也对其下的有机物产生破坏作用，存在无法长时间使用的问题。本领域内的技术人员通过各种方法，使得二氧化钛光催化剂具有可见光响应，典型的方法有：中国专利申请号为200880106450.1，申请公开日为2010年8月11日的专利申请文件公开了具有光催化性质的材料。该专利的特征在于在玻璃基底和光催化涂层之间的涂层包含有能将波长在可见光与红外线范围内的辐射转化为波长在紫外线范围内的辐射化合物。中国专利申请号为201010110495.5，申请公开日为2010年8月18日的专利申请文件公开了具有空气净化功能的墙纸和制备该墙纸的方法。该专利所述之墙纸的制备方法是采用喷涂法在墙纸上涂覆一层含有金属离子掺杂的二氧化钛光催化剂的表面涂层。具有除臭与移除甲醛的效果。中国专利申请号为201110105280.9，申请公开日为2011年10月19日的专利申请文件公开了一种室内用光催化涂料及其制备方法和应用。该专利是一种含有二氧化钛和金纳米粒子的光催化涂料，使用该涂料所制备的涂层具备在可见光下灭菌、氧化分解污染物的效果。使用该涂料制备的涂层在可见光下具有抗菌、除CO的功能。中国专利申请号为201210020937.6，申请公开日为2012年7月18日的专利申请文件公开了一种表面涂覆氮掺杂纳米二氧化钛薄膜的可见光响应自清洁氟碳铝单板。该专利采用溶胶-凝胶法在氟碳铝单板表面涂覆的氮掺杂纳米二氧化钛薄膜暴露在室外，经过自然光照后具有超亲水性，附在涂层表面的污染能够通过雨水冲刷洗掉。另一方面，氮掺杂纳米二氧化钛薄膜经过自然光照后具有光催化特性，能够有效地降解残留在铝板表面的有机污染物。但是，该专利采用溶胶-凝胶法制备氮掺杂纳米二氧化钛凝胶，存在制备周期长，生产条件要求高的缺陷，并且所用基材为单张非连续生产，生产效率低。中国专利申请号为201210240464.0，申请公开日为2012年11月14日的专利申请文件公开了一种铝和铝合金无铬钝化方法及无铬钝化液。该专利所述的无铬钝化方法通过将所述铝或铝合金表面与一种无铬钝化液相接触，所述无铬钝化液包括：a)钛酸盐；b)锆酸盐；和c)改性有机硅树脂；和d)环氧树脂。该专利技术同时还提供了一种无铬钝化液，所述无铬钝化液能够在铝和铝合金的沉积物上产生均匀的转化涂层，该涂层具有优异的耐腐蚀性能，并且出现白色腐蚀产物的时间延长。该专利技术所述无铬钝化方法成本低，操作简单，也具有较高的环保价值。但是，该专利所述专利技术物中含有有机树脂，光催化涂层对有机物有降解作用，破坏该本专利技术的钝化皮膜。但不可忽视，上述列举的专利技术虽然解决了以二氧化钛为光催化剂的可见光响应问题，但是还存在以下问题：(1)应用中都采用喷涂法制备，资源消耗大，不利于连续化大规模制备；(2)所述专利技术的功能为消除有机物与除菌，未说明是否具有消除NOx的功能；(3)基底多为陶瓷或玻璃材质，存在后期加工应用问题。因此，开发一种表面负载有可见光响应光催化涂层的镀锌钢板，就成为亟待解决的问题。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有光催化涂层不具有消除NOx功能，且镀锌钢板易发生腐蚀的问题，本专利技术提供一种表面负载有可见光响应光催化涂层的镀锌钢板及其制造方法。采用辊涂法，在镀锌钢板的表面至少一面先后涂覆一层钝化皮膜和光催化涂层，有利于连续大规模生产，保证镀锌钢板不被氧化，以及在可见光响应下可以消除空气中的有机物和NOx，具有除菌功能，达到净化空气的目的。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种表面负载有可见光响应光催化涂层的镀锌钢板，包括镀锌钢板、钝化皮膜和光催化涂层，所述的钝化皮膜保护镀锌钢板不被腐蚀，所述的光催化涂层可消除空气中的有机物和氮氧化物。进一步地，所述的镀锌钢板是具有加工成型性能的钢板，如电镀锌钢板、热浸镀锌钢板、热浸镀55％Al-Zn钢板，其中对钢板的厚度无特别的限制性要求；进一步地，所述的镀锌钢板指在钢板表面沉积有锌涂层的钢板，锌涂层的沉积方法包括但不限于已知的热浸镀、电镀和化学镀法。进一步地，所述的钝化皮膜为透明或半透明的钝化皮膜。进一步地，所述的钝化皮膜为无机型，其主要构成物为锆酸盐、钛酸盐中的一种或这些物质的组合的钝化皮膜；所述的钝化皮膜还含有氟化物和磷酸盐。进一步地，所述的钝化皮膜的主要构成物质(锆酸盐、钛酸盐或这些物质的组合)重量为30～100毫克/平方米；如低于30毫克/平方米，耐腐蚀性能下降，高于100毫克/平方米，会在板面产生色差缺陷，影响本专利技术外观。进一步地，所述的钝化皮膜的涂覆工艺可以是喷淋或辊涂，优选辊涂法，这可保证钝化层的均匀性与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面负载有可见光响应光催化涂层的镀锌钢板，其特征在于：包括镀锌钢板(1)和钝化皮膜(2)，所述的钝化皮膜(2)上还涂覆有能消除有机物和氮氧化物的光催化涂层(3)；所述的镀锌钢板(1)是具有加工成型性能的钢板，所述的钝化皮膜(2)保护镀锌钢板(1)不被腐蚀。

【技术特征摘要】
1.一种表面负载有可见光响应光催化涂层的镀锌钢板，其特征在于：包括镀锌钢板(1)和钝化皮膜(2)，所述的钝化皮膜(2)上还涂覆有能消除有机物和氮氧化物的光催化涂层(3)；所述的镀锌钢板(1)是具有加工成型性能的钢板，所述的钝化皮膜(2)保护镀锌钢板(1)不被腐蚀。2.根据权利要求1所述的一种表面负载有可见光响应光催化涂层的镀锌钢板，其特征在于：所述的光催化涂层(3)中含有氮掺杂改性的二氧化钛纳米级粒子。3.根据权利要求2所述的一种表面负载有可见光响应光催化涂层的镀锌钢板，其特征在于：所述的光催化涂层(3)中纳米级氮掺杂改性的二氧化钛光催化粒子的附着量为20～1000毫克/平方米。4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种表面负载有可见光响应光催化涂层的镀锌钢板，其特征在于：所述的光催化涂层(3)的涂布方式包括但不限于采用辊涂或冷空气喷涂。5.根据权利要求1所述的一种表面负载有可见光响应光催化涂层的镀锌钢板，其特征在于：所述的钝化皮膜(2)为无机型，其主要构成...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴立涛，赵云龙，杨兴亮，王滕，张建，杨平，刘劼，张百勇，李山，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34