一种光触媒复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术属于光催化涂层技术领域，提出了一种光触媒复合涂层，按质量份数计，所述复合涂层包括：5‑15份四氧化三铁，70‑90份纳米二氧化钛，2‑5份硝酸铈，1‑2份氧化镁，1‑4份硝酸钪，1‑20份聚乙烯醇。通过上述技术方案，解决了现有技术中VOCs去除率较低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种光触媒复合涂层及其制备方法
本专利技术属于光催化涂层
，涉及一种光触媒复合涂层及其制备方法。
技术介绍
大气污染物中的挥发性有机物VOCs的典型物质有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯(TDI)、二异氰甲苯酯等。VOCs大气污染物除对人体健康直接产生危害外，排入大气中的VOCs还与大气环境中的污染物氮氧化物在阳光的照射下发生光化学反应生成臭氧，造成大气环境中臭氧超标。目前VOCs治理的主要工艺路线为热力燃烧法、吸收分解法、光催化氧化法、低温等离子法、生物法等，其中光催化氧化法在低浓度VOCs治理中被广泛大量采用。光催化氧化法处理VOCs的技术原理是利用高能UV紫外灯光束照射废气及光催化剂，光催化剂吸收紫外光的能量形成光电子-空穴对。价带空穴可与水分子或OH-反应生成有强氧化性自由基，强氧化性自由基氧化废气中的VOCs，该反应对反应物无选择性氧化，可将废气中的VOCs彻底氧化为二氧化碳和水，从而使含VOCs的废气得到净化。光催化氧化技术被广泛应用，但是在实际使用中VOCs去除率普遍较低，一般去除率仅为10-20％，原因是一般光触媒组件的制备方法是将光催化材料纳米二氧化钛、分散剂和粘合剂先通过溶胶-凝胶法或水热法制备成浆料，再浸渍或喷涂到催化剂载体上，但这将使光触媒易受到化学性剥离，导致光触媒组件上的光触媒散失，从而导致废气治理设备净化效率低下。
技术实现思路
本专利技术提出一种光触媒复合涂层及其制备方法，解决了现有技术中VOCs去除率较低的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种光触媒复合涂层，按质量份数计，所述复合涂层包括：5-15份四氧化三铁，70-90份纳米二氧化钛，2-5份硝酸铈，1-2份氧化镁，1-4份硝酸钪，1-20份聚乙烯醇。进一步地，所述复合涂层还包括6-12份附着力促进剂，附着力促进剂包括质量比为1：(0.5-1)：(1.5-2)的十二烷基磷酸酯、偶氮聚氨酯、硅酸钠。进一步地，所述纳米二氧化钛粒径为25～45μm。一种光触媒复合涂层的制备方法，包括如下步骤：A、将5-15份四氧化三铁，70-90份纳米二氧化钛，2-5份硝酸铈，1-2份氧化镁，1-4份硝酸钪，1-20份聚乙烯醇，6-12份附着力促进剂混合，研磨，造粒，得到等离子喷涂微粒；B、将等离子喷涂微粒利用等离子喷涂方式喷涂在基体上。进一步地，在步骤A之后步骤B之前还包括如下步骤：对基体的表面进行预处理。进一步地，所述预处理步骤为对基体的表面进行清洗、喷砂处理。进一步地，所述喷涂厚度为1-1.5μm。进一步地，所述基体包括不锈钢、铝合金、镁合金或钛合金。进一步地，在步骤B中，喷涂过程使用的气体为氩气和氢气，氩气气体流量为20～60slpm，氢气气体流量为10～30slpm。进一步地，在步骤B中，喷涂过程中的喷涂功率为30～50kW、喷涂距离为70～100mm、喷枪移动速率为100～150mm/s，等离子喷涂微粒的用量为50g/min～150g/min。本专利技术的工作原理及有益效果为：1、本专利技术中通过等离子喷涂工艺将掺杂改性二氧化钛喷涂到金属基体表面形成光触媒复合涂层，使得制备得到光触媒组件4min降解甲醛可达91.4％，放置1个月后再次降解4min，降解甲醛可达90.1％，提高了二氧化钛的催化活性，增加了二氧化钛附着于基体的牢固程度，进而增强了治理大气VOCs污染物的光催化氧化设备的净化效率和耐用性，降低了排污企业的废气治理成本。2、本专利技术中复合涂层中采用硝酸铈、氧化镁、四氧化三铁、硝酸钪复配掺杂二氧化钛，显著提高了二氧化钛的催化活性，使得制备得到光触媒组件4min降解甲醛可达91.4％，通过对二氧化钛的表面掺杂改性，降低了二氧化钛的禁带宽度，增强了二氧化钛对可见光的吸收能力，提高了二氧化钛的催化活性，避免了过多的元素掺杂二氧化钛，在二氧化钛内部引入缺陷的现象。3、本专利技术中通过对附着力促进剂的搭配设计，增加了二氧化钛附着于基体的牢固程度，放置1个月后再次降解4min，降解甲醛可达90.5％，其中十二烷基磷酸酯、偶氮聚氨酯、硅酸钠三者相互配伍，不仅帮助二氧化钛更牢固的附着于基体，还提高了二氧化钛的催化活性。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术中偶氮聚氨酯由偶氮间苯二酚磺酸盐和二苯甲烷二异氰酸酯缩聚而成；具体为将1.004g(0.0032mol)偶氮间苯二酚磺酸钠、19.7mLDMF加入到三颈瓶中，升温70-80℃搅拌使偶氮间苯二酚磺酸钠溶解，氮气保护下加入1.1981g(0.0048mol)MDI，控温80℃进行反应得到。本专利技术所用二氧化钛为锐钛矿晶形，粒径为25～45μm。实施例1一种光触媒复合涂层，按质量份数计，所述复合涂层包括：5份四氧化三铁，90份纳米二氧化钛，2份硝酸铈，2份氧化镁，1份硝酸钪，20份聚乙烯醇，6份附着力促进剂，附着力促进剂包括质量比为1：1：1.5的十二烷基磷酸酯、偶氮聚氨酯、硅酸钠。上述光触媒复合涂层的制备方法，包括如下步骤：A、按照上述质量份数称取各组分，研磨，造粒，得到等离子喷涂微粒；B、对基体的表面进行清洗、喷砂处理；将等离子喷涂微粒利用等离子体喷涂设备喷涂在基体上，喷涂时基体温度为100℃，形成光触媒复合涂层，所得含有光触媒复合涂层的基体即为光触媒组件；涂层厚度为1μm；基体为不锈钢丝网。等离子体喷涂过程使用的气体为氩气和氢气，氩气气体流量为20slpm，氢气气体流量为30slpm；喷涂功率为30kW、喷涂距离为100mm、喷枪移动速率为100mm/s，等离子喷涂微粒的用量为150g/min。实施例2一种光触媒复合涂层，按质量份数计，所述复合涂层包括：15份四氧化三铁，70份纳米二氧化钛，5份硝酸铈，1份氧化镁，4份硝酸钪，1份聚乙烯醇，12份附着力促进剂，附着力促进剂包括质量比为1：0.5：2的十二烷基磷酸酯、偶氮聚氨酯、硅酸钠。上述光触媒复合涂层的制备方法，包括如下步骤：A、按照上述质量份数称取各组分，研磨，造粒，得到等离子喷涂微粒；B、对基体的表面进行清洗、喷砂处理；将等离子喷涂微粒利用等离子体喷涂设备喷涂在基体上，形成光触媒复合涂层；涂层厚度为1.5μm；基体为铝合金。等离子体喷涂过程使用的气体为氩气和氢气，氩气气体流量为60slpm，氢气气体流量为10slpm；喷涂功率为50kW、喷涂距离为70mm、喷枪移动速率为150mm/s，等离子喷涂微粒的用量为50g/min。实施例3一种光触媒复合涂层，按质量份数计，所述复合涂层包括：10份四氧化三铁，80本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光触媒复合涂层，其特征在于，按质量份数计，所述复合涂层包括：5-15份四氧化三铁，70-90份纳米二氧化钛，2-5份硝酸铈，1-2份氧化镁，1-4份硝酸钪，1-20份聚乙烯醇。/n

【技术特征摘要】
1.一种光触媒复合涂层，其特征在于，按质量份数计，所述复合涂层包括：5-15份四氧化三铁，70-90份纳米二氧化钛，2-5份硝酸铈，1-2份氧化镁，1-4份硝酸钪，1-20份聚乙烯醇。


2.根据权利要求1所述的一种光触媒复合涂层，其特征在于，所述复合涂层还包括6-12份附着力促进剂，附着力促进剂包括质量比为1：(0.5-1)：(1.5-2)的十二烷基磷酸酯、偶氮聚氨酯、硅酸钠。


3.根据权利要求1或2所述的一种光触媒复合涂层，其特征在于，所述纳米二氧化钛粒径为25～45μm。


4.一种光触媒复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、将5-15份四氧化三铁，70-90份纳米二氧化钛，2-5份硝酸铈，1-2份氧化镁，1-4份硝酸钪，1-20份聚乙烯醇，6-12份附着力促进剂混合，研磨，造粒，得到等离子喷涂微粒；
B、将等离子喷涂微粒利用等离子喷涂方式喷涂在基体上。


5.根据权利要求4所述的光触媒复合涂层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：禄煜，刘力盈，陈会娟，李宏娟，禄少辰，王栋，李培昌，卢云峰，
申请(专利权)人：河北弘盛源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13