一种具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及金属腐蚀与防护领域，特别涉及一种具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料及其制备方法和应用。其中，一种具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料，由g

【技术实现步骤摘要】
一种具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及金属腐蚀与防护领域，特别涉及一种具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]腐蚀是自然界的客观规律，全球每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约为7000亿美元，我国因金属腐蚀造成的损失约占国民生产总值(GDP)的5％左右。面对腐蚀性极强的海洋环境，除金属腐蚀之外，发展海洋经济又面临海洋生物污损腐蚀重大问题，每年都会造成巨大的经济损失。污损生物会破坏防腐涂层，加速金属的腐蚀，继而在金属表面逐渐繁殖造成海洋污损。
[0003]g
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C3N4纳米片是一种具有类石墨烯二维片层结构的无机半导体光催化材料，其具有制备简单、比表面积大、催化效率高、安全环保等特点，在涂层中应用兼具良好的防腐防污性能。但是目前纳米填料在涂层中的相容性及分散性较差，具有易团聚的问题，进而造成树脂与填料界面结合强度不高，在涂层中极易出现缝隙，使得涂层防护寿命严重缩短，造成这一问题的原因就是g
‑
C3N4纳米片在涂层中的包覆问题，解决光催化材料的包覆问题既能够提高涂层的光催化性能，减少光催化材料的用量，也可以有效阻隔海水中的腐蚀介质侵蚀金属基体表面，因而具有十分重要的工程意义。近年来，g
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C3N4纳米片在涂层中的应用开始逐渐被学者们关注。
[0004]根据目前的技术进展，开发一种安全环保、价格低廉、树脂中分散性能良好、与树脂界面结合强度高、兼顾抑菌防污及防腐性能，并能长期提供防护的涂层填料成为金属腐蚀与防护领域亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述现有技术中涂层填料无法满足在树脂中分散性能良好、与树脂界面结合强度高，同时兼顾抑菌防污及防腐性能的问题，本专利技术提供一种具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料，由g
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C3N4纳米片表面包覆聚多巴胺后经复合偶联剂表面改性而得；所述g
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C3N4纳米片由体相类石墨相氮化碳Bulk
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C3N4剥离而得。
[0006]在一实施例中，所述复合偶联剂为硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂；所述硅烷偶联剂与所述钛酸酯偶联剂的质量比为1：1。
[0007]在一实施例中，所述硅烷偶联剂为γ
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氨丙基三乙氧基硅烷(KH
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550)、γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH
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560)、γ
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巯丙基三乙氧基硅烷(KH
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580)中的一种或组合。所述钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(NDZ
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201)。
[0008]在一实施例中，所述g
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C3N4纳米片比表面积为5～300m2/g。
[0009]在一实施例中，所述聚多巴胺包覆过程为将g
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C3N4纳米片与盐酸多巴胺分散在Tris缓冲液溶液中，控制反应溶液体系PH值为8～9，超声分散20～30min得到预分散液，所
述预分散液中即为表面包覆聚多巴胺(PDA)的g
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C3N4纳米片。
[0010]在一实施例中，所述g
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C3N4纳米片与盐酸多巴胺质量比为21～53：7～15。所述g
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C3N4纳米片与盐酸多巴胺的质量占反应溶液体总质量的0.1％～2％。
[0011]在一实施例中，所述表面改性过程为待预分散液呈深褐色或黑色后，加入硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂NDZ
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201的复合偶联剂，在650rpm下磁力搅拌4～8h。以8000rpm的转速离心制备混合体，并用去离子水冲洗、过滤2～5次，在60～100℃条件下加热烘干12～18h，即制得有机无机杂化纳米防腐填料。
[0012]在一实施例中，所述复合偶联剂质量为预分散液总质量1％～5％。
[0013]一种制备如上任意所述的具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料的制备方法，步骤如下：
[0014]S1、将三聚氰胺在密封条件下煅烧，以3～5℃/min的升温速率在520～560℃下保持4～6h，得到黄色块状体相类石墨相氮化碳Bulk
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C3N4样品，将样品充分研磨，经过洗涤、过滤，在真空干燥箱中以60～80℃加热干燥12～20h，得到体相类石墨相氮化碳Bulk
‑
C3N4。
[0015]S2、将体相类石墨相氮化碳Bulk
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C3N4在密封条件下煅烧，以3～5℃/min的升温速率在500～530℃下重复煅烧2～5次，使体相类石墨相氮化碳Bulk
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C3N4充分剥离，收集淡黄色的g
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C3N4纳米片。
[0016]S3、将质量比为21～53：7～15的g
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C3N4纳米片与盐酸多巴胺分散在0.01mol/L的Tris缓冲液溶液中，其中g
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C3N4纳米片与盐酸多巴胺的总质量占反应溶液体总质量的0.1％～2％，控制反应溶液体系PH值为8～9，超声分散20～30min得到预分散液，使g
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C3N4纳米片表面包覆聚多巴胺PDA，增强涂层与基材表面、树脂与填料的结合强度。
[0017]S4、待预分散液呈深褐色或黑色后，加入预分散液总质量1％～5％的硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂NDZ
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201的复合偶联剂，其中硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂质量比为1：1，硅烷偶联剂可为γ
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氨丙基三乙氧基硅烷(KH
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550)、γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH
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560)、γ
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巯丙基三乙氧基硅烷(KH
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580)中任意一种或两种组合，在650rpm下磁力搅拌4～8h。以8000rpm的转速离心制备混合体，并用去离子水冲洗、过滤2～5次，在60～100℃条件下加热烘干12～18h，制得所述具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料。
[0018]一种金属腐蚀与防护领域的应用，采用了如上任意所述的具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料或如上任意所述制备方法制得的具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料。
[0019]基于上述，本专利技术提供的一种具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料，具有如下有益效果：
[0020]1、本专利技术采用有机无机杂化的方法，运用仿贻贝黏附蛋白聚合物聚多巴胺(PDA)包覆g
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C3N4纳米片，优选由γ
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氨丙基三乙氧基硅烷(KH
‑
550)、γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH
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560)、γ
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巯丙基三乙氧基硅烷(KH
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580)三种不同官能团的硅烷偶联剂与钛酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料，其特征在于：由g
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C3N4纳米片表面包覆聚多巴胺后经复合偶联剂表面改性而得；所述g
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C3N4纳米片由体相类石墨相氮化碳Bulk
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C3N4剥离而得。2.根据权利要求1所述的具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料，其特征在于：所述复合偶联剂为硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂；所述硅烷偶联剂与所述钛酸酯偶联剂的质量比为1：1。3.根据权利要求2所述的具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷及γ
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巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或组合；所述钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯。4.根据权利要求1所述的具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料，其特征在于：所述g
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C3N4纳米片比表面积为5～300m2/g。5.根据权利要求1所述的具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料，其特征在于：所述聚多巴胺包覆过程为将g
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C3N4纳米片与盐酸多巴胺分散在Tris缓冲液溶液中，控制反应溶液体系PH值为8～9，超声分散20～30min，得到预分散液，所述预分散液中即为表面包覆聚多巴胺的g
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C3N4纳米片。6.根据权利要求5所述的具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料，其特征在于：所述g
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C3N4纳米片与盐酸多巴胺质量比为21～53：7～15。7.根据权利要求5所述的具有光催化效果的有机无机杂化纳米防腐填料，其特征在于：所述表面改性过程为待预分散液呈深褐色或黑色后，加入硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂NDZ
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201的复合偶联剂，在650rpm下磁力搅拌4～8h；以8000rpm的转速离心制备混合体，并用去离子水冲洗、过滤2～5次，在60～100℃条...

【专利技术属性】
技术研发人员：张贤慧，王保鑫，吴建华，蓝剑锋，张世龙，
申请(专利权)人：集美大学，
类型：发明
国别省市：