一种具有光催化自清洁能力的复合涂料及制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种具有光催化自清洁能力的复合涂料及制备方法与应用，该复合涂料包括如下组分：光催化材料、纳米SiO2成膜材料、抗静电剂、共溶剂和稀释剂；涂料中各组分的质量分数为：光催化材料3％

【技术实现步骤摘要】
一种具有光催化自清洁能力的复合涂料及制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及自清洁涂料
，具体涉及一种具有光催化自清洁能力的复合涂料及制备方法与应用。

技术介绍

[0002]在科技发展大时代的环境条件下，城市化进程不断加快，城市建筑和基础设施外表面的清洁问题逐渐受到重视。在双碳背景下，为了保持外墙玻璃、瓷砖、幕墙等基础设施外表面的干净整洁，降低清洗劳动成本，维持城市的美观与整洁，自清洁材料便应运而生。自清洁材料具有防污自洁功能，光催化材料的加入能够增强对太阳能的利用，减少了清洁水和能源使用，能够助力双碳目标的实现。
[0003]石墨相氮化碳(g
‑
C3N4)作为一种无金属、可持续的可见光光催化剂，在自清洁涂料领域得到了广泛的研究和应用；但简单的g
‑
C3N4具有比表面积低、电荷迁移能力低、水相分散能力差等缺点。
[0004]因此，现提供一种性能更优异具有光催化自清洁能力的复合涂料及制备方法与应用。

技术实现思路

[0005]针对上述的技术问题，本专利技术提供一种性能更优异具有光催化自清洁能力的复合涂料及制备方法与应用。
[0006]本专利技术第一方面提供一种具有光催化自清洁能力的复合涂料，包括如下组分：光催化材料、纳米SiO2成膜材料、抗静电剂、共溶剂和稀释剂；涂料中各组分的质量分数为：光催化材料3％
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5％，纳米SiO2成膜材料8％
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10％，抗静电剂1％
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2％，共溶剂18％<br/>‑
22％，稀释剂65％
‑
75％；其中，所述光催化材料为包括g
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C3N4量子点与纳米TiO2的复合材料，所述纳米SiO2成膜材料包括含硅酸酯的酸性水解溶胶。
[0007]所述具有光催化自清洁能力的复合涂料通过如下方法制备得到：将光催化材料和纳米SiO2成膜材料混合，并加入抗静电剂、共溶剂和稀释剂搅拌，使均匀混合为白色透明溶液，从而得到具有光催化自清洁能力的复合涂料。
[0008]所述光催化材料通过如下步骤制备得到：
[0009](1)以含氰基化合物为前驱体，取含氰基化合物于氧化铝坩埚中，于马弗炉中持续煅烧，得到黄色块状固体；冷却至室温后取上述固体按压均匀贴壁于坩埚中，再次于马弗炉中持续煅烧，得到g
‑
C3N4纳米片；
[0010](2)将g
‑
C3N4纳米片，加入浓硫酸和浓硝酸混合液中，封口并进行超声处理，直至黄色浑浊溶液变为澄清；用去离子水稀释并通过滤纸真空抽滤除酸，将所得的抽滤残渣分散在去离子水中，转移至水热反应釜中，水热反应9
‑
11h；反应结束后冷却至室温，转移收集溶液，得到g
‑
C3N4量子点溶液；
[0011](3)将纳米TiO2溶于去离子水中，再加入g
‑
C3N4量子点溶液，超声振荡并将控制温
度在25℃
‑
45℃，获得均匀分散的g
‑
C3N4量子点和纳米TiO2复合的光催化材料。
[0012]所述纳米SiO2成膜材料通过如下方法制备得到：依次向反应容器中加入硅酸酯和乙醇/甲醇，在25℃
‑
40℃的温度条件下混合均匀，然后将浓盐酸缓慢加入上述溶液中，继续搅拌得到纳米SiO2成膜材料。
[0013]本专利技术第二方面提供一种具有光催化自清洁能力的复合涂料的制备方法，将光催化材料和纳米SiO2成膜材料混合，并加入抗静电剂、共溶剂和稀释剂搅拌，使均匀混合为白色透明溶液，从而得到具有光催化自清洁能力的复合涂料；其中，涂料中各组分的质量分数为：光催化材料3％
‑
5％、纳米SiO2成膜材料8％
‑
10％、抗静电剂1％
‑
2％、共溶剂18％
‑
22％、稀释剂65％
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75％；且，所述光催化材料为包括g
‑
C3N4量子点与纳米TiO2的复合材料，所述纳米SiO2成膜材料包括含硅酸酯的酸性水解溶胶。
[0014]所述光催化材料的制备方法为：
[0015](1)以含氰基化合物为前驱体，取含氰基化合物于氧化铝坩埚中，于马弗炉中持续煅烧，得到黄色块状固体；冷却至室温后取上述固体并按压均匀贴壁于坩埚中，再次于马弗炉中持续煅烧，得到g
‑
C3N4纳米片；
[0016](2)将g
‑
C3N4纳米片，加入浓硫酸和浓硝酸混合液中，用保鲜膜封口并进行超声处理，直至黄色浑浊溶液变为澄清；用去离子水稀释并通过滤纸真空抽滤除酸，将所得的抽滤残渣分散在去离子水中，转移至水热反应釜中，水热反应9
‑
11h；反应结束后冷却至室温，转移收集溶液，得到g
‑
C3N4量子点溶液；
[0017](3)将纳米TiO2溶于去离子水中，再加入g
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C3N4量子点溶液，超声振荡并将控制温度在25℃
‑
45℃，获得均匀分散的g
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C3N4量子点和纳米TiO2复合的光催化材料。
[0018]所述纳米SiO2成膜材料的制备方法如下：依次向反应容器中加入硅酸酯和乙醇/甲醇，在25℃
‑
40℃的温度条件下混合均匀，然后将浓盐酸缓慢加入上述溶液中，继续搅拌得到纳米SiO2成膜材料。
[0019]所述含氰基化合物包括三聚氰胺、单氰基胺或者二氰基胺中的任意一种或多种。
[0020]硅酸酯包括正硅酸甲酯、正硅酸乙酯或者正硅酸丙脂中的任意一种。
[0021]本专利技术第三方面提供一种具有光催化自清洁能力的复合涂料的应用，如上所述的或者如上所述的制备方法所制得的复合涂料适用于玻璃幕墙外表面、太阳能光伏板盖板玻璃、建筑物墙面、大型广告牌等硬表面涂布，以吸附和分解有机污染物实现自清洁。
[0022]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0023]1.本专利技术提供的光催化材料采用了纳米TiO2和g
‑
C3N4量子点(CNQDs)的复合，大幅度提升了光催化材料的性能；一方面，本专利技术所述的复合涂料与现有的含纳米TiO2的光催化自清洁涂料相比，克服了涂料成膜后透光率大幅降低的缺陷，能够在可见光照射下产生自清洁效果，与现有光催化自清洁复合涂料相比，原料成本低廉、光催化效率更高；另一方面，本专利技术将g
‑
C3N4量子点(CNQDs)做为保护层材料包覆在纳米TiO2表面形成的，利用g
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C3N4量子点(CNQDs)独特的优点，可以充分利用光照能量，有效分离光生电荷，从而使纳米TiO2材料的光电化学性能得到改善和提高，发挥光催化协同作用；本专利技术提供的复合涂料具有出色超亲水能力，增加光线透过率减少反射的能力、光催化能力、抗静电除尘能力和耐老化能力。
[0024]2.本专利技术提供的复合涂料制备工艺复现性强，g...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有光催化自清洁能力的复合涂料，其特征在于，包括如下组分：光催化材料、纳米SiO2成膜材料、抗静电剂、共溶剂和稀释剂；涂料中各组分的质量分数为：光催化材料3％
‑
5％，纳米SiO2成膜材料8％
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10％，抗静电剂1％
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2％，共溶剂18％
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22％，稀释剂65％
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75％；其中，所述光催化材料为包括g
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C3N4量子点与纳米TiO2的复合材料，所述纳米SiO2成膜材料包括含硅酸酯的酸性水解溶胶。2.根据权利要求1所述的一种具有光催化自清洁能力的复合涂料，其特征在于，所述具有光催化自清洁能力的复合涂料通过如下方法制备得到：将光催化材料和纳米SiO2成膜材料混合，并加入抗静电剂、共溶剂和稀释剂搅拌，使均匀混合为白色透明溶液，从而得到具有光催化自清洁能力的复合涂料。3.根据权利要求1或2所述的一种具有光催化自清洁能力的复合涂料，其特征在于，所述光催化材料通过如下步骤制备得到：(1)以含氰基化合物为前驱体，取含氰基化合物于氧化铝坩埚中，于马弗炉中持续煅烧，得到黄色块状固体；冷却至室温后取上述固体按压均匀贴壁于坩埚中，再次于马弗炉中持续煅烧，得到g
‑
C3N4纳米片；(2)将g
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C3N4纳米片，加入浓硫酸和浓硝酸混合液中，封口并进行超声处理，直至黄色浑浊溶液变为澄清；用去离子水稀释并通过滤纸真空抽滤除酸，将所得的抽滤残渣分散在去离子水中，转移至水热反应釜中，水热反应9
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11h；反应结束后冷却至室温，转移收集溶液，得到g
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C3N4量子点溶液；(3)将纳米TiO2溶于去离子水中，再加入g
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C3N4量子点溶液，超声振荡并将控制温度在25℃
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45℃，获得均匀分散的g
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C3N4量子点和纳米TiO2复合的光催化材料。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的一种具有光催化自清洁能力的复合涂料，其特征在于，所述纳米SiO2成膜材料通过如下方法制备得到：依次向反应容器中加入硅酸酯和乙醇/甲醇，在25℃
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40℃的温度条件下混合均匀，然后将浓盐酸缓慢加入上述溶液中，继续搅拌得到纳米SiO2成膜材料。5.一种具有光催化自清洁能力的复合涂料的制备方法，其特征在于，将光催化材料和纳米SiO2成膜材料混合，并加入抗静电剂、共溶剂和稀释剂搅拌，使均匀混合为白色透明溶液，从而得到具有光催化自清洁能...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡新将，洪佳铭，谭小飞，周代玺，刘佳琦，蒋一凡，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：