一种有机-无机杂化的抗静电自清洁膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种有机‑无机杂化的抗静电自清洁膜，所述的抗静电自清洁膜包括PEDOT/PSS·TiO

【技术实现步骤摘要】
一种有机-无机杂化的抗静电自清洁膜及其制备方法
本专利技术涉及一种有机-无机杂化的抗静电自清洁膜及其制备方法，属于有机-无机半导体

技术介绍
据有关部门统计，我国近50％的城市已出现中度以上的污染，其中18％的城市出现重度污染，厚厚的大气污染层覆盖了全国15％的地区。据估算，我国每年因污染造成的经济损失约为2000亿元。这些越来越严重的雾霾、油性烟雾、工业废气、汽车尾气、酸雨给建筑物外墙带来不少的污染问题，大大影响了建筑的美观性、功能性和耐久性。耐沾污性已成为考察建筑外墙涂料性能的重要指标。太阳能电池行业也面临同样的问题。目前，世界各国太阳能电池应用急速增长，一般玻璃的透光率为90％左右。沙尘、花粉、油污、鸟粪等附着表面后透过率下降至50-70％，从而降低了发电率，而且太阳能电池表面不均匀的粘附污染物，易造成热斑效应，损毁电池。设置太阳能设施后如何长期维持发电效率成为左右收益的主要问题。太阳能电池板可高效率的吸收太阳光，吸光角度一定，但污染是阻止不了的。如何自洁或简单的定期清洁成为太阳能事业今后最大的销售要点。为了提高玻璃幕墙或太阳能电池表面的耐沾污和自清洁能力，技术人员开发了不易附着污染物或者使附着的污染物能借助于雨水、风力等自然作用被去除的耐沾污自清洁涂料。但至今收益与预期路程遥遥。主要原因为这类防污膜需要照射两个小时以上才能发挥其超亲水的效果，且幕墙、太阳能电池以及车体上的污渍有碳灰、煤烟、花粉、NOX、SOX等多种因素，其中多数为碳灰、煤烟，这些污渍无法被光触媒分解而无法有效去除，背光墙壁、地下街道、隧道等没有光线的地方，光触媒也无法发挥作用。在玻璃幕墙或太阳能电池板上增加抗静电功能是有效防止风沙等污染物附着的有效方法。但目前市场上研究较多的自洁材料为疏水、亲水或光触媒的自洁涂料，其中研究最多的是超亲水且具有光催化降解有机物作用的TiO2(二氧化钛)膜。而同时兼具防静电效果的涂料研究较少。有机无机杂化的PEDOT/PSS·TiO2既能抗静电又具有超亲水光降解自清洁效果。进一步掺杂铒和氮，制备的PEDOT/PSS·TiO2-Er.N，能在TiO2中同时引入施主能级和受主能级，能加速光生电子和空穴的分离，降低复合几率，增加光降解活性。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种有机-无机杂化的抗静电自清洁膜及其制备方法，所述的抗静电自清洁膜同时兼具抗静电和防污的作用，而且制备工艺简单。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种有机-无机杂化的抗静电自清洁膜，所述的抗静电自清洁膜包括PEDOT/PSS·TiO2或PEDOT/PSS·TiO2-Er.N、水、有机溶剂、分散剂和导电性增强剂，所述的抗静电自清洁膜由抗静电超亲水自清洁涂料涂布制得。优选的，所述PEDOT/PSS·TiO2或PEDOT/PSS·TiO2-Er.N为0.1-5份，所述水为20-60份，所述有机溶剂为20-60份，所述分散剂为0-1份，所述导电性增强剂为0-5份。优选的，所述有机溶剂为醇类或醚类或两者的混合；所述分散剂为十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、多元醇和多元羧酸的一种或多种的混合物；所述导电性增强剂为乙二醇。本专利技术还公开了所述的有机-无机杂化的抗静电自清洁膜的制备方法，包括以下步骤：A、基底的处理：将需要涂膜的基底进行清洁处理，去除表面的灰尘和油污；B、抗静电超亲水涂料的制备：将PEDOT/PSS·TiO2溶液或PEDOT/PSS.TiO2-Er.N溶液、水、有机溶剂，以及分散剂、导电性增强剂添加至反应器中，常温下磁力搅拌，使其充分混合，陈化24h，得到抗静电超亲水自清洁涂料；C、抗静电自清洁膜的制备：将步骤B得到的抗静电超亲水自清洁涂料涂布于步骤A得到的基底上，常温干燥或在一定温度下退火处理，得到抗静电自清洁膜。进一步的，在步骤A中，基底为幕墙玻璃或太阳能电池表面。进一步的，在步骤B中，所述PEDOT/PSS·TiO2溶液的制备方法为：将乙酰丙酮和钛酸丁酯滴加到磁力搅拌下的乙醇中，然后滴加浓硝酸调节溶液pH至2-5，搅拌后陈化0.5-10h，得到溶液A，将溶液A滴加至0.1～1mol/L的PSS(聚苯乙烯磺酸盐)水溶液中，搅拌，然后加入EDOT(3,4-乙烯二氧噻吩)单体，滴加浓硝酸调节溶液pH至2-5，加入(NH4)S2O8和Fe2(SO4)3的混合溶液，搅拌得到PEDOT/PSS·TiO2溶液，过滤，洗剂沉淀，600℃煅烧3h，得到PEDOT/PSS·TiO2纳米颗粒，然后将PEDOT/PSS·TiO2溶于去离子水，制备成质量分数为1～10％的水溶液；所述PEDOT/PSS·TiO2-Er.N溶液的制备方法为：将硝酸铒Er(NO3)3加入所述溶液A中搅拌溶解得到溶液B，将溶液B滴加至0.1～1mol/L的尿素的水溶液中，搅拌，得到共掺杂铒和氮的TiO2溶液C，将溶液C加至0.1～1mol/L的聚苯乙烯磺酸盐水溶液中，搅拌，然后加入3,4-乙烯二氧噻吩单体，滴加浓硝酸调节溶液pH至2-5，加入(NH4)S2O8和Fe2(SO4)3的混合溶液，搅拌得到PEDOT/PSS·TiO2-Er.N溶液，过滤，洗剂沉淀，600℃煅烧3h，得到PEDOT/PSS·TiO2-Er.N纳米颗粒，然后将PEDOT/PSS·TiO2-Er.N溶于去离子水，制备成质量分数为1～10％的水溶液。进一步的，所述乙酰丙酮和钛酸丁酯体积比为1：2-5，所述钛酸丁酯与乙醇的体积比为5-20:100，所述3,4-乙烯二氧噻吩单体与(NH4)S2O8摩尔比为1：1-5，所述3,4-乙烯二氧噻吩单体与Fe2(SO4)3摩尔比为1：0.01-0.05，所述3,4-乙烯二氧噻吩单体与聚苯乙烯磺酸盐摩尔比为1：1-2。Er(NO3)3与C16H30O4Ti的摩尔比为1-5：100，CH4N2O与C16H30O4Ti的摩尔比为2.5-10：100，EDOT与C16H30O4Ti的摩尔比为1：1～5。进一步的，在步骤C中，所述涂布方式为喷涂、旋涂、刮涂或辊涂，所述退火温度为50-250℃，退火时间为10-60min。进一步的，在步骤C中，所述的抗静电自清洁膜厚度为20-2000nm。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术主要成分为有机无机杂化的PEDOT/PSS·TiO2或PEDOT/PSS·TiO2-Er.N，既能超亲水光催化降解，起到自清洁作用，又能抗静电防污。应用到玻璃幕墙或太阳能电池上具有重要意义；(2)PEDOT/PSS·TiO2-Er.N，在TiO2中同时掺杂了铒和氮，铒能在氧化钛中引入位置缺陷，成为电子或空穴的陷阱，从而延长光催化自由基的寿命。而氮的掺杂可以在二氧化钛的带隙中产生吸收可见光的能级，使禁带宽度变窄。氮和铒的共掺杂同时引入了施主能级和受主能级，能加速光生电子和空穴的分离，降低复合几率，增加光降解活性，从而增强PEDOT/PSS·TiO2-Er.N光催化降解自清洁功能；(3)本专利技术采用所述涂布方式为喷涂、旋涂、刮涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机-无机杂化的抗静电自清洁膜，其特征在于，所述的抗静电自清洁膜包括PEDOT/PSS·TiO

【技术特征摘要】
1.一种有机-无机杂化的抗静电自清洁膜，其特征在于，所述的抗静电自清洁膜包括PEDOT/PSS·TiO2或PEDOT/PSS·TiO2-Er.N、水、有机溶剂、分散剂和导电性增强剂，所述的抗静电自清洁膜由抗静电超亲水自清洁涂料涂布制得。


2.根据权利要求1所述的一种有机-无机杂化的抗静电自清洁膜，其特征在于，按照重量份计，所述PEDOT/PSS·TiO2或PEDOT/PSS·TiO2-Er.N为0.1-5份，所述水为20-60份，所述有机溶剂为20-60份，所述分散剂为0-1份，所述导电性增强剂为0-5份。


3.根据权利要求2所述的一种有机-无机杂化的抗静电自清洁膜的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为醇类或醚类或两者的混合；所述分散剂为十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、多元醇和多元羧酸的一种或多种的混合物；所述导电性增强剂为乙二醇。


4.一种根据权利要求1-3任意一项所述的有机-无机杂化的抗静电自清洁膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、基底的处理：将需要涂膜的基底进行清洁处理，去除表面的灰尘和油污；
B、抗静电超亲水涂料的制备：将PEDOT/PSS·TiO2溶液或PEDOT/PSS·TiO2-Er.N溶液、水、有机溶剂，以及分散剂、导电性增强剂添加至反应器中，常温下磁力搅拌，使其充分混合，陈化24h，得到抗静电超亲水自清洁涂料；
C、抗静电自清洁膜的制备：将步骤B得到的抗静电超亲水自清洁涂料涂布于步骤A得到的基底上，常温干燥或在一定温度下退火处理，得到抗静电自清洁膜。


5.根据权利要求4所述的一种有机-无机杂化的抗静电自清洁膜的制备方法，其特征在于，在步骤A中，基底为幕墙玻璃或太阳能电池表面。


6.根据权利要求4所述的一种有机-无机杂化的抗静电自清洁膜的制备方法，其特征在于，在步骤B中，所述PEDOT/PSS·TiO2溶液的制备方法为：将乙酰丙酮和钛酸丁酯C16H30O4Ti滴加到磁力搅拌下的乙醇中，然后滴加浓硝酸调节溶液pH至2-5，搅拌后陈化0.5-10h，得到溶液A，将溶液A滴加至0.1～1mol/L的聚苯乙烯磺酸盐水溶液中，搅拌，然后加入3,4-乙烯二氧噻吩单...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伟，任辉彩，庞茂印，曹原，贺伟，辛晓明，
申请(专利权)人：中节能万润股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37