一种高效纳米分子光触媒及其制备方法技术

本发明专利技术所述光触媒领域，本发明专利技术提供了一种高效纳米分子光触媒及其制备方法，所述纳米分子光触媒包括下列重量份数的组分：纳米二氧化钛TiO

An efficient nano molecular photocatalyst and its preparation method

The invention provides an efficient nano molecular photocatalyst and a preparation method thereof. The nano molecular photocatalyst comprises the following components by weight: nano titanium dioxide TiO

【技术实现步骤摘要】
一种高效纳米分子光触媒及其制备方法
本专利技术属于光触媒领域，具体的说是一种高效纳米分子光触媒及其制备方法。
技术介绍
自从1979年半导体TIO2的光催化效应被日本的Fujishima和Honda两位学者发现以来，经过近30年的努力，光催化效应的应用研究得到了突破性的进展，特别是1993年Fujishima等提出了将光催化剂应用于环境净化的建议以来，光催化材料的防污、抗菌、脱臭、空气净化、水处理以及环境污染治理等方面已经开始得到了广泛应用，并已形成了相当规模的产业。在光催化研究及应用方面，日本一直走在世界的前列，首先提出了在传统建筑涂料中添加纳米光催化材料使其增加光催化空气净化功能的解决方案。如今，日本用于净化空气的光催化涂料已从试验阶段过渡到了实地考核与评价阶段。在日本，不少企业己经开发出纳米光催化涂料并实现了商业化生产。如松下建筑工业有限公司公开了一种具有在潮湿条件下吸附降解挥发性有机化合物功效的建筑材料。近年来我国光催化剂研究也得到了蓬勃的发展，国内一些开发机构已经推出了一些纳米涂料产品。如北京纳美公司推出一系列纳米改性抗菌及防水建筑涂料；江苏大象东亚集团的纳米负离子内墙涂料、纳米多元抗菌内墙涂料；广州高科力新材料有限公司生产的纳米内外墙涂料等。但纳米光触媒在涂料中的应用，仍然面临两大问题，制约着光触媒在涂料领域的发展，两大问题主要为：(1)涂料复杂环境体系的影响，如周围无机填料及树脂的包埋、纳米材料的较大比表面能导致的团聚等，其光催化活性受到很大的消弱；(2)由于光触媒主要是通过光照作用产生反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，以达到净化危害物质的作用，因此，在没有光线的情况下，光触媒很难产生效果。为解决上述第1个问题，授权公告号为CN101676031B的中国专利文献，设计了一种名称为具有核壳结构的光触媒的技术方案，该方案虽然能够通过核壳结构的设计，减轻纳米材料的较大比表面能导致的团聚问题，但是，其并不能很好的解决周围无机填料及树脂包埋的问题；为解决上述第2个问题，现有技术中产生了“无光触媒”，但是，无光触媒的作用原理，是以喷雾的形式将光触媒粘附的被喷涂物的表面，在被喷涂的面上固化形成一层保护膜，对被喷涂物密封，不让里面的有害气体散发出来，同时吸附和分解已经散发出来和残留在里面的有害气体，也就是说，无光触媒并不能将有害气体消除，仅仅是对其进行密封，从而仍然残留安全隐患。同时，截止目前，还未看到有光触媒能够同时解决上述2个问题，因此，现急需一种能够解决上述2个问题的光触媒，以实现光触媒在家装领域的更广泛运用。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，本专利技术提出的一种高效纳米分子光触媒及其制备方法，主要通过纳米二氧化钛TiO2、人造沸石Na12AL12Si12O48·27H2O和半导体纳米晶体等的相互作用，实现上述
技术介绍
中问题的解决。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效纳米分子光触媒，其特征在于：包括下列重量份数的组分：纳米二氧化钛TiO230-35份；人造沸石Na12AL12Si12O48·27H2O5-10份；半导体纳米晶体QDs5-10份胶粘剂2-6份；硅烷偶联剂1-3份；阴离子表面活性剂1-3份；分散剂5-10份；去离子水80-85份；其中，所述纳米二氧化钛为多孔锐钛矿型纳米二氧化钛，所述纳米二氧化钛的粒径为3-5nm，锐钛矿型二氧化钛相对于金红石型和板钛矿型二氧化钛而言，其光催化活性更高，在光照环境下的净化效果更好。所述人造沸石Na12AL12Si12O48·27H2O选用4A型号的沸石，且所述人造沸石是由硅氧和铝氧四面体组成的三维骨架状结构化合物，属立方晶系；所述的人造沸石是一种无毒、无臭、无味且流动性较好的白色粉末，对环境无污染，同时，其整体结构为A形分子筛，其分子骨架由β笼的6个四元环过氧桥相互连接(联结处形成γ笼)，其主晶穴为8个β笼和12个γ笼围成的α笼(最大窗孔：八元环，孔径)；当加入所述人造沸石后，由于所述人造沸石分子骨架的特殊构造，其能够对粒径为3-5nm的纳米二氧化钛实现有效的物理分散，最大程度防止纳米团聚。所述半导体纳米晶体QDs又称为量子点，且所述半导体纳米晶体为直径2-10nm的胶体半导体纳米晶；同时，所述的半导体纳米晶体为亲水性巯基小分子修饰的量子点与梯度合金CdSeS量子点的混合，混合比例为1:2；亲水性巯基小分子修饰的量子点的特点为在光照和氧的作用下不稳定，经历巯基配体的光催化氧化作用从量子点表面脱落、氧化和沉降聚集；而梯度合金CdSeS量子点则能够散发荧光(主要为光触媒催化过程所需的紫外光)，同时，在光照、氧气和酸碱等情况下，都极为稳定，不会轻易产生Cd2+等有害物质；因此，通过上述2种半导体纳米晶体QDs的结合，一方面能够通过梯度合金CdSeS量子点，实现在无外界光照情况下，本申请所述的光触媒内部自身发光，以实现光催化反应；另一方面，由于亲水性巯基小分子修饰的量子点在光照和氧的作用下的表面脱落的特性，也能够帮助光触媒在光照与氧气作用下，突破部分无机填料及树脂的包埋，实现更加的光催化作用。具体的，所述的亲水性巯基小分子可以为2,3-二巯基丁二酸，其原因是巯基因为不稳定，导致S2-当单独存在时，能够便于被下述的提取液净化，避免产生二次污染。具体，所述的高效纳米光触媒还包括垂叶榕提取液、月季提取液和茭白提取液，且所述垂叶榕提取液和月季提取液为4-6份，所述茭白提取液为2-4份；垂叶榕提取液及月季提取液能够有效的净化S2-、SO2；而茭白提取液能够有效的净化Cd2+,从而，上述提取液的添加，能够有效的净化亲水性巯基小分子修饰的量子点和梯度合金CdSeS量子点中可能游离的S2-、Cd2+和附带产物SO2等物质。具体的，所述胶粘剂为环氧树脂，且胶黏剂中添加有松香成份。具体的，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠，本申请中采用阴离子表面活性剂，在液态中游离处负电荷，与纳米二氧化钛中产生的空穴电子配合，使整个体系保持稳定，不易产生絮状沉淀，也不易出现分层的现象。具体的，所述分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯。具体的，所述的一种高效纳米分子光触媒的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：S1，预处理：将30-35份多孔锐钛矿型纳米二氧化钛、6-10份脂肪酸聚乙二醇酯、4-5份十二烷基硫酸钠以及20-30份去离子水混合，超声波处理30min；S2，成膜剂制备：将5-10份人造沸石Na12AL12Si12O48·27H2O、5-10份半导体纳米晶体QDs、4-6份环氧树脂以及1-3份硅烷偶联剂混合，于高速离心机中分散20-40min，转速为1500-2000r/min，再利用微波辅助加热法，利用微波辐射加热40min，在此微波辐射加热时间下，所述的梯度合金CdSeS量子点的量子产率较高，能够实现较好的荧光效果；S3，分散乳液制备：将S1中经预处理后的产物与S2中的混合物混合，再经卧式磨砂机高速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效纳米分子光触媒，其特征在于：包括下列重量份数的组分：/n纳米二氧化钛TiO

【技术特征摘要】
1.一种高效纳米分子光触媒，其特征在于：包括下列重量份数的组分：
纳米二氧化钛TiO230-35份；
人造沸石Na12AL12Si12O48·27H2O5-10份；
半导体纳米晶体QDs5-10份
胶粘剂2-6份；
硅烷偶联剂1-3份；
阴离子表面活性剂1-3份；
分散剂5-10份；
去离子水80-85份；
所述纳米二氧化钛为多孔锐钛矿型纳米二氧化钛，所述纳米二氧化钛的粒径为3-5nm；
所述人造沸石Na12AL12Si12O48·27H2O选用4A型号的沸石，且所述人造沸石是由硅氧和铝氧四面体组成的三维骨架状结构化合物，属立方晶系；
所述半导体纳米晶体QDs又称为量子点，且所述半导体纳米晶体为直径2-10nm的胶体半导体纳米晶。


2.根据权利要求1所述的一种高效纳米分子光触媒，其特征在于：所述的半导体纳米晶体为亲水性巯基小分子修饰的量子点与梯度合金CdSeS量子点的混合，混合比例为1:2。


3.根据权利要求2所述的一种高效纳米分子光触媒，其特征在于：所述的亲水性巯基小分子可以为2,3-二巯基丁二酸。


4.根据权利要求1所述的一种高效纳米分子光触媒，其特征在于：还包括垂叶榕提取液、月季提取液和茭白提取液，且所述垂叶榕提取液和月季提取液为4-6份，所述茭白提取液为2-4份。


5.根据权利要求1所述的一种高效纳米分子光触媒，其特征在于，所述胶粘剂为环氧树脂，且胶黏剂中添加有松香成份。


6.根据权利要求1所述的一种高效纳米分子光触媒，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠。


7.根据权利要求1所述的一种高效纳米分子光触媒，其特征在于，所述分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯。


8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种高效纳米分子光触媒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S1，预处理：将30-35份多孔锐钛矿型纳米二氧化钛、6-10份脂肪酸聚乙二醇酯、4-5份十二烷基硫酸钠以及20-30份去离子水混合，超声波处理30min；
S2，成膜剂制备：将5-10份人造沸石Na12AL12Si12O48·27H2O、5-10份半导体纳米晶体QDs、4-6份环氧树脂以及1-3份硅烷偶联剂混合，于高速离心机中分散20-40min，转速为1500-2000r/min，再利用微波辅助加热法，利用微波辐射加热40min；
S3，分散乳液制备：将S1中经预处理后的产物与S2中的混合物混合，再经卧式磨砂机高速分散0.5-1.5h，转速为3000-5000r/min；
S4，混合提取液制备：将4-6份垂叶榕提取液、4-6份月季提取液、2-4份茭白提取液和50-65份去离子水搅拌，充分混合；
S5，终产物制备：将由S4获得的混合提取液添加S3中的分散乳液中，调节PH至6，经卧...

【专利技术属性】
技术研发人员：董军辉，杨大鹏，周乾松，
申请(专利权)人：董军辉，
类型：发明
国别省市：安徽;34