一种用于降解VOC的可见光光催化涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于降解VOCs的光催化涂料及其制备方法。该涂料包含成膜物质、颜填料、分散剂、稳定剂、润湿剂以及消泡剂等。所述的光催化涂料中包含光催化剂TiO2‑

【技术实现步骤摘要】
一种用于降解VOC的可见光光催化涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑用环保涂料，涉及一种更加高效的具有净化空气、灭菌、抑菌作用，同时提升涂料基础性能的光催化涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]挥发性有机化合物(VOC)是一类主要的空气污染物，具有多种已证实的有害健康影响。VOC不仅是有害化合物，而且还与有害的副产品(包括有机化合物、臭氧和二次有机气溶胶)反应生成光化学烟雾，造成二次污染。为了解决这一问题，人们提出了几种去除挥发性有机物的空气净化技术，包括、物理吸附、化学吸收、臭氧氧化、光催化等。这其中，光催化氧化(PCO)是一种很有前途的去除挥发性有机物的方法。
[0003]在众多的半导体材料中，二氧化钛(TiO2)光催化涂料是一种比较理想的光催化降解气态环境污染物的环保功能涂料。但由于TiO2自身较大的带隙，其电子只能在紫外辐射下被激活。此外，光生电子和空穴的快速复合严重降低了光子效率，以上两点原因极大限制了其在可见光催化领域内的应用。因此，开发更加高效的光催化剂，提升PCO效率势在必行。
[0004]对TiO2的改性主要集中在成分调控、形貌控制、异质结构筑和表面修饰等策略。其中，异质结构筑通过特定方法将不同种类的半导体在纳米尺寸相结合，可以诱导载流子分离，拓宽光吸收范围，从而有效地提高半导体的光催化性能。固溶体在原子尺度上混合了两种或多种晶相，改变了材料的能带结构、晶体结构以及局部电子结构。具体来说就是，通过调节卤素的种类和比例在一定程度实现能带结构的调节。进一步，脱卤化Bi
x
O
y
X
z
可以通过改变Bi、O和X三种元素的比例，使导带的位置尽可能上移，同时价带的位置尽可能下移，突破原 BiOX带隙范围的限制，从而实现对导带和价带位置的可控调节。目前对BiOX 催化剂的改性研究主要集中在单一改性策略对性能的影响，而关于多种改性策略之间的协同使用却鲜有报道。

技术实现思路

[0005]为了提升光催化涂料在室内可见光源下的使用性能，本专利技术提供一种用于降解VOC的可见光光催化涂料及其制备方法，在室内可见光作用下即可降解 VOC气体，具有高性价比的特点。同时，此类涂料具有更加优异的耐污渍性能。
[0006]为达到以上专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种用于降解VOCs的可见光光催化涂料，所述的光催化涂料的原料包括光催化剂TiO2‑
Bi
12
O
17
Cl
x
Br2‑
x
，其中，0＜x＜2。
[0008]本专利技术中，所述光催化剂是将2～10质量份TiO
2 NRs、40～100质量份 Bi(NO3)3·
5H2O、2～10质量份KCl、2～20质量份KBr和1～5质量份PVP(聚乙烯吡咯烷酮)在高压反应釜中采用溶剂热法进行制备的。
[0009]本专利技术将异质结、固溶体和脱卤化三种改性手段联用，提升了量子效率可将光吸收范围拓展到了可见光区域。
[0010]本专利技术提供了一种TiO2‑
Bi
12
O
17
Cl
x
Br2‑
x
(0＜x＜2)光催化涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0011]首先通过水热法制备TiO
2 NRs。将商用TiO2溶于5～20mol/L的NaOH溶液中，超声后转移至聚四氟乙烯反应釜中，160～180℃下反应24～48h。待反应结束后用蒸馏水洗涤至中性，离心后60～100℃烘干。将烘干后的产物置于马弗炉中，600～800℃下煅烧2～4h，得到TiO
2 NRs。
[0012]再通过溶剂热法制备TiO2‑
Bi
12
O
17
Cl
x
Br2‑
x
(0＜x＜2)异质结。将上述制备的 2～10质量份TiO
2 NRs、40～100质量份Bi(NO3)3·
5H2O、2～10质量份KCl、2～20 质量份KBr和1～5质量份聚乙烯吡咯烷酮依次溶解在溶剂中，溶剂优选为甲醇、乙醇、乙二醇、乙二胺、三乙胺、吡啶、苯、甲苯、四氯化碳中的一种或多种，溶剂的用量为5000
‑
10000质量份，然后用1mol/L的NaOH溶液将溶液pH值调节为12.5～13.5。在烘箱中140～180℃保温8～12h，得到TiO2‑
Bi
12
O
17
Cl
x
Br2‑
x
(0 ＜x＜2)异质结。
[0013]本专利技术中，所述的光催化涂料的原料还包括颜填料、成膜物质、分散剂、润湿剂、增稠剂、消泡剂、杀菌剂和水。
[0014]作为一种优选的方案，所述的光催化涂料的原料包含光催化剂 TiO2‑
Bi
12
O
17
Cl
x
Br2‑
x
50～100质量份，颜填料200
‑
500质量份，成膜物质80～120 质量份，分散剂5～10质量份、润湿剂1～3质量份、增稠剂10～20质量份、消泡剂1～3质量份、杀菌剂3～6质量份和水200～300质量份。
[0015]本专利技术中，所述的成膜物质选自苯丙乳液和/或纯丙乳液。
[0016]本专利技术中，所述的颜填料选自重钙、轻钙、立德粉、硫酸钡、滑石粉或高岭土中的一种或多种。
[0017]本专利技术中，所述的分散剂选自六聚磷酸钠、多聚磷酸钠、三聚磷酸钾或聚丙烯酸钠中的一种或多种。
[0018]本专利技术中，所述的润湿剂选自聚氧化乙烯烷芳基醚、聚氧化乙烯琥珀磺酸盐或聚氧化乙烯烷基酚醚中的一种或多种。
[0019]本专利技术中，所述的增稠剂选自羟丙基甲基纤维素、丙烯酸盐共聚物或聚氨酯中的一种或多种。
[0020]本专利技术中，所述的消泡剂选自聚二甲基硅氧烷和/或矿物油。
[0021]本专利技术中，所述的杀菌剂选自异噻唑啉酮、苯并咪唑或有机溴中的一种或多种。
[0022]异质结由两个具有交错能带结构的半导体构成。当半导体受激发时，导带位置较高的半导体中的光生电子向导带位置更低的半导体转移。同时，光生空穴向相反方向转移，光生空穴和电子分别集中在两侧进行氧化还原反应，避免了载流子的复合。
[0023]BiOX的带隙随着卤素原子序数的增加逐渐减小，可见光吸收能力逐渐增强
[64]。然而，带隙的减小必然伴随着导带位置的下移和价带位置的上移，这就削弱了光生电子和空穴的氧化还原能力，并且量子效率会随之下降，通过固溶体的筑造可以解决上述矛盾。
[0024]脱卤化(富铋/氧)Bi
x
O
y
X
z
可以通过改变Bi、O和X三种元素的比例，突破原BiOX带隙范围的限制，实现对导带和价带位置的可控调节。总的来说，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于降解VOCs的可见光光催化涂料，其特征在于：所述的光催化涂料的原料包括光催化剂TiO2‑
Bi
12
O
17
Cl
x
Br2‑
x
，其中0＜x＜2。2.根据权利要求1所述的可见光光催化涂料的制备方法，其特征在于：所述光催化剂是将2～10质量份TiO
2 NRs、40～100质量份Bi(NO3)3·
5H2O、2～10质量份KCl、2～20质量份KBr和1～5质量份聚乙烯吡咯烷酮在高压反应釜中采用溶剂热法进行制备得到。3.根据权利要求2所述的光催化剂的制备方法，其特征在于：溶剂热法的溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、乙二胺、三乙胺、吡啶、苯、甲苯、四氯化碳中的一种或多种，溶剂的用量为5000
‑
10000质量份，将体系pH值调节为12.5～13.5，反应温度为140～180℃，保温8～12h。4.根据权利要求2或3所述的涂料其特征在于：TiO
2 NRs的制备方法是将TiO2溶于5～20mol/L的NaOH溶液中，再转移到反应釜中进行水热反应，反应结束后洗涤至中性，再置于马弗炉中煅烧。5.根据权利要求4所述的涂料，其特征在于：TiO
2 NRs水热反应条件是：160～180℃下反应24～48h；和/或，煅烧条件是：600～800℃下煅烧2～4h。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的涂料，其特征在于：所述的光催化涂料的原料还包括颜填料、成膜物质、分散剂、润湿剂、增稠剂、...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩嘉男，孙永建，王飞，张延震，汤汉，王继祥，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：