一种光催化功能的TiO制造技术

本发明专利技术公开了一种光催化功能的TiO

A photocatalytic TiO

【技术实现步骤摘要】
一种光催化功能的TiO2涂层及制备方法
本专利技术涉及TiO2光催化
，具体涉及一种光催化功能的TiO2涂层及制备方法。
技术介绍
众所周知TiO2具有活性高、稳定性好，不产生二次污染、对人体无害、价格便宜等诸多优点成为最受重视和具有广阔应用前景的光催化剂。由于纳米TiO2表面具有氧化分解效应和超亲水效应，由此具有分解环境有害气体、自清洁、防雾、抗菌等功能，所以纳米TiO2光催化剂可以用于环境净化、自清洁、高效抗菌等多个前沿领域。光催化技术中纳米TiO2光催化剂的使用主要有两种形式，即直接使用纳米TiO2粉体的悬浮体系，以及将纳米TiO2负载到基体上。直接使用纳米TiO2粉体的悬浮体系存在透光性差、光照效率低、水处理后需对纳米TiO2粒子进行回收等缺点；将纳米TiO2负载到基体上是通过一定的方法在基体表面均匀附着纳米TiO2涂层。纳米TiO2负载后可将其作为固定相，待处理废水或气体作为流动相，一般不存在后处理问题，可实现连续化操作。已有的负载纳米TiO2光催化剂的方法主要有三种：第一种方法是利用溶胶凝胶法直接在基体表面制备纳米TiO2薄膜并进行热处理；第二种方法是将纳米TiO2粉体直接分散成悬浮液，并负载到基体表面，然后进行热处理；第三种方法是利用无机和有机粘结剂把纳米TiO2光催化剂负载到基体表面，并进行热处理。上述第一种方法制备的纳米TiO2光催化剂由于使用到大量的有机溶剂、以及需要在高温下煅烧处理，作为工业方法有环保和能耗的负担，成本很高。上述第二种方法制备的纳米TiO2光催化剂由于TiO2与载体结合很松散，光催化剂很容易脱落，实际应用较困难。上述第三种方法制备的纳米TiO2光催化剂，比较适合工业上的工艺应用，但是由于存在粘结剂对纳米TiO2光催化剂的包覆作用，导致光催化效率低。
技术实现思路
为了克服TiO2光催化剂涂层所存在的技术上的局限性，我们经过了大量的实验发现：1，点-面接触、片-面接触、和网络-面接触型粘结剂中，后两者的粘结力最强，其中片-面接触型粘结剂对纳米TiO2光催化剂的覆盖最低，并以聚偏氟乙烯(PVDF)和羧甲基纤维素钠(CMC)对纳米TiO2光催化剂的覆盖最低；2，TiO2光催化剂涂层经滚压后因纳米粒子间的范德华力的增加使涂层更为牢固，并且可以降低粘结剂的用量；3，TiO2光催化剂的催化效果与TiO2光催化剂涂层的厚度成反比。进一步的研究更发现：将粘结剂首先涂布在特定基体上，待近乎完全烘干时进行二涂，即将纳米TiO2涂布在粘结剂涂层之上，亦能达到牢固负载的目的，并且基本解决了粘结剂对纳米TiO2光催化剂的覆盖问题。本专利技术的第一方面在于提供一种光催化功能的TiO2涂层，包括基体、设于所述基体上的粘结剂涂层和设于所述粘结剂涂层上的纳米TiO2涂层；所述纳米TiO2涂层包括纳米TiO2颗粒和溶剂。在本专利技术的一些实施方式中，所述纳米TiO2颗粒粒径为10～50nm。在本专利技术的一些实施方式中，以重量计，所述纳米TiO2涂层中含有30-50％的所述纳米TiO2颗粒，优选为40-45％。在本专利技术的一些实施方式中，所述纳米TiO2涂层的负载量为每平方厘米的基体上负载50～100μg的TiO2。在本专利技术的一些实施方式中，所述粘结剂涂层中的粘结剂为片-面接触型或网络-面接触型粘结剂，优选为PVDF和CMC中的一种或多种。在本专利技术的一些实施方式中，所述PVDF的分子量不低于800000。在本专利技术的一些实施方式中，所述CMC的分子量不低于450000。在本专利技术的一些实施方式中，所述粘结剂的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。在本专利技术的一些实施方式中，所述粘结剂与溶剂的重量比为(0.5-2):1。在本专利技术的一些实施方式中，所述粘结剂涂层的的负载量为每平方厘米的基体上负载0.1-1μg粘结剂。在本专利技术的一些实施方式中，所述负载基体为铜箔；优选地，所述铜箔的厚度为8-20mm。本专利技术的第二方面在于提供一种第一方面所述的涂层的制备方法，包括以下步骤：S1，粘结剂浆液的制备：将粘结剂用溶剂溶解；S2，TiO2光催化剂浆料的制备：将纳米TiO2与溶剂分批次混合；S3，将制备的粘结剂浆液涂覆在基体上，烘干；S4，将制备的TiO2光催化剂浆料涂布在烘干的涂覆有粘结剂浆液的基体上，烘干；S5，将烘干后的涂覆有TiO2光催化剂的基体进行滚压。在本专利技术的一些实施方式中，所述粘结剂涂层中的粘结剂为PVDF和CMC中的一种或多种，所述PVDF的分子量不低于800000，所述CMC的分子量不低于450000。在本专利技术的一些实施方式中，所述粘结剂的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。在本专利技术的一些实施方式中，所述粘结剂与溶剂的重量比为(0.5-2):10。在本专利技术的一些实施方式中，所述分批次混合为：第一次混合，控制纳米TiO2的固含量为70-80％，1500rpm下搅拌40-50min；第二次混合，加入溶剂，控制纳米TiO2的固含量为60-70％，8000rpm下搅拌40-50min；第三次混合，加入溶剂，控制纳米TiO2的固含量为50-60％，8000rpm下搅拌40-50min；第四次混合，加入溶剂，控制纳米TiO2的固含量为30-50％，12000rpm下搅拌40-50min。在本专利技术的一些实施方式中，所述纳米TiO2颗粒粒径为10～50nm。在本专利技术的一些实施方式中，以重量计，所述纳米TiO2涂层中含有30-50％的所述纳米TiO2颗粒，优选为40-45％。在本专利技术的一些实施方式中，所述粘结剂涂层的的负载量为每平方厘米的基体上负载0.1-1μg粘结剂。在本专利技术的一些实施方式中，所述S3的烘干为烘干至75-85％。在本专利技术的一些实施方式中，所述S4的烘干为75-85℃。在本专利技术的一些实施方式中，所述纳米TiO2涂层的负载量为每平方厘米的基体上负载50～100μg的TiO2。本专利技术的有益效果在于：该具有光催化功能的TiO2涂层解决了纳米TiO2分散时的团聚以及粘结不牢固等问题，同时克服了因粘结剂的使用导致TiO2被粘结剂覆盖从而影响催化活性的问题，采用本专利技术制备的TiO2涂层，涂层均匀、TiO2负载量稳定可控，并且与基体的粘附牢固，克服了现有技术的缺点。并且制备方法简单、用时短、可规模化。利用紫外光诱发光催化反应，具有很高的催化活性，该TiO2涂层在水处理、空气净化、杀菌抗菌等光催化领域具有广阔的应用前景。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。在进一步描述本专利技术具体实施方式之前，应理解，本专利技术的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光催化功能的TiO

【技术特征摘要】
1.一种光催化功能的TiO2涂层，包括基体、设于所述基体上的粘结剂涂层和设于所述粘结剂涂层上的纳米TiO2涂层；所述纳米TiO2涂层包括纳米TiO2颗粒和溶剂。


2.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述纳米TiO2颗粒粒径为10～50nm；
和/或，以重量计，所述纳米TiO2涂层中含有30-50％的所述纳米TiO2颗粒，优选为40-45％；
和/或，所述纳米TiO2涂层的负载量为每平方厘米的基体上负载50～100μg的TiO2。


3.根据权利要求1或2所述的涂层，其特征在于，所述粘结剂涂层中的粘结剂为片-面接触型或网络-面接触型粘结剂，优选为PVDF和CMC中的一种或多种；
优选地，所述PVDF的分子量不低于800000；
优选地，所述CMC的分子量不低于450000；
优选地，所述粘结剂的溶剂为N-甲基吡咯烷酮；
优选地，所述粘结剂与溶剂的重量比为(0.5-2):1；
优选地，所述粘结剂涂层的的负载量为每平方厘米的基体上负载0.1-1μg粘结剂。


4.根据权利要求1-3任一所述的涂层，其特征在于，所述负载基体为铜箔；
优选地，所述铜箔的厚度为8-20mm。


5.根据权利要求1-4任一所述的涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1，粘结剂浆液的制备：将粘结剂用溶剂溶解；
S2，TiO2光催化剂浆料的制备：将纳米TiO2与溶剂分批次混合；
S3，将制备的粘结剂浆液涂覆在基体上，烘干；
S4，将制备的TiO2光催化剂浆料涂布在烘干的涂覆有粘结剂浆液的基体上，烘干；
S5，将烘干后的涂覆有TiO2光催化剂的基体...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓峰，
申请(专利权)人：珠海益佳生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44