耦合改性高光催化效率的纳米二氧化钛浆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耦合改性高光催化效率的纳米二氧化钛浆料及其制备方法，该纳米二氧化钛浆料主要由纳米二氧化钛粉体、分散剂和水组成，还可以包括活性碳、铁黑、硅藻土、微胶囊缓释剂；其制备方法为将分散剂溶于水中，再转移至纳米二氧化钛粉体，然后进行分散和球磨，制得纳米二氧化钛浆料。本发明专利技术的纳米二氧化钛浆料不仅在紫外光下具有优异的光催化效率，在日光下也具有较高的光催化效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高性能光催化剂，尤其涉及一种通过耦合改性的在日光下具有较 好光催化效率的纳米二氧化钛浆料。本专利技术同时还涉及一种通过耦合改性的在日光下具有较好光催化效率的纳米二 氧化钛浆料的制备方法。
技术介绍
纳米二氧化钛具有较高的光催化活性、良好的化学稳定性和热稳定性、无二次污 染、无刺激性、安全无毒、方便易得等特点，是当前最具有开发前景的绿色环保催化剂之一。 它合理利用自然光资源常温常压产生电子和空穴会很快运动到粒子表面，与吸附在粒子表 面的H2O和O2反应，生成羟基自由基和过氧负离子，从而可使二氧化钛表面吸附的有机污染 物分解为C02、H20等无害物质，起到矿化降解环境污染物和抑菌杀菌的作用。纳米TiO2的优异性能很大程度上取决于粒径的大小，但是纳米颗粒比表面积大、 比表面能高、属热力学不稳定体系，在制备过程中或后处理过程中由于颗粒间普遍存在的 范德华力和库仑力，使表面粒子相互靠在一起，从而使纳米颗粒团聚形成二次颗粒，形成软 团聚和硬团聚，导致二氧化钛最终应用时失去颗粒应有的物性和功能。纳米TiO2在水溶液 中的分散状况直接影响其在纳米电镀、光催化涂料等工业上的实际应用。因此纳米粒子的 分散稳定性是其发挥功能的关键。同时纳米TiO2光催化剂带隙较宽只能被波长不大于387nm的紫外光激发，而这部 分紫外线(300-400nm)只占到达地面上的太阳光能的4% 6%，太阳能利用率很低。而可 见光(400-700nm)却占了太阳光能总能量的45%，因此能够制备出可见光下具有高光催化 效率的光催化剂提高太阳能利用率成为技术关键。为了进一步扩展二氧化钛的应用领域，有必要对纳米二氧化钛进行改性以制备出 在日光下具有较高催化性能的光催化剂浆料。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种在紫外光下和日光下均具有较好光催化效 率的耦合改性纳米二氧化钛浆料及其制备方法。为解决上述问题，本专利技术的耦合改性高光催化效率的纳米二氧化钛浆料，主要由 以下组分制成且各组分重量百分比为纳米二氧化钛粉体3% _35%，第一分散剂0-5%，第 二分散剂0-8 %，活性碳0-10 %，铁黑0-15 %，硅藻土 0-20 %，微胶囊缓释剂0_10 %，余量为 水。进一步的，所述纳米二氧化钛浆料各组分重量百分比为纳米二氧化钛粉体 5%-30%,第一分散剂为0. 05-2 %，第二分散剂为0-5 %，活性碳为0_5 %，铁黑为0_8 %，硅 藻土为0-10 %，微胶囊缓释剂0-5 %，余量为水。所述第一分散剂及第二分散剂均为水性分散剂，其中第一分散剂为Hydropalat800、Hydropalat 3275、Hydropalat 5040、Hydropalat 5050 或者 Hydropalat 5040 与六偏 磷酸钠的混合物，第二分散剂为 Hydropalat 3275、Hydropalat 3091 或 Hydropalat 392。 以上Hydropalat系列分散剂由海川公司(Oceanpower)提供。所述纳米二氧化钛粉体的晶型为锐钛矿型，粒径为10-60纳米。所述纳米二氧化钛浆料的制备方法，其步骤包括，1)将设定重量的第一分散剂溶 于水中，再转移至设定重量的纳米二氧化钛粉体，2)以5000-10000转/分钟的速度高速分 散，分散时间不超过3. 5小时，3)在2000-3000转/分钟的研磨机下进行球磨2_10小时，制 得纳米二氧化钛浆料。进一步的，其具体步骤为1)将设定重量的第一分散剂溶于水中，再转移至设定 重量的纳米二氧化钛粉体，2)以5000-10000转/分钟的速度高速分散，分散时间不超过 3. 5小时，3)进行超声分散，分散时间不超过10分钟，4)在2000-3000转/分钟的研磨机下 进行球磨2-10小时，制得纳米二氧化钛浆料。再进一步的，其具体步骤为1)将设定重量的第一分散剂溶于水中，再转移至设 定重量的纳米二氧化钛粉体，2)以5000-10000转/分钟的速度高速分散，分散时间不超过 3. 5小时，3)进行超声分散，分散时间不超过10分钟，4)加入活性碳，5)在2000-3000转/ 分钟的研磨机下进行球磨2-10小时，6)加入设定重量的第二分散剂，7)以500-1000转/ 分钟，搅拌10-30分钟，将各组分搅拌均勻，制得纳米二氧化钛浆料。更进一步的，在步骤4)中还加入设定重量的铁黑或/和硅藻土，在步骤6)中还加 入设定重量的微胶囊缓释剂。所述高速分散产生的剪切力可以将纳米二氧化钛粉体的大颗粒细化，也可使分散 剂分子均勻的包覆在颗粒表面。所述超声分散采用1200W大功率超声仪进行，利用超声空 化分散时产生的局部高温、高压、强冲击波和微射流等，弱化纳米微粒间的纳米作用能，防 止纳米微粒团聚。所述球磨可以使各材料充分耦合，同时可以降低材料的粒径。本专利技术的纳米二氧化钛浆料采用所述的分散剂通过高速分散，超声分散，球磨等 分散方法打开纳米粉体间的软硬团聚，降低粉体的粒径，保障其纳米级“尺寸量子化”和“面 积”效应。同时采用铁黑，活性炭，微胶囊缓释剂等与纳米二氧化钛分散浆耦合的技术，一方 面降低空穴和电子的复合率，另一方面增强光催化剂对污染物的捕捉能力，从而提高污染 物的降解率和日光下的光催化效率。因此本专利技术在紫外光下和日光下均具有较好的光催化 效率。具体实施例方式本专利技术是一种通过耦合改性的在日光下具有较高光催化效率的纳米二氧化钛浆 料，其主要组分为纳米二氧化钛，分散剂和水，还可以包括活性碳，铁黑，硅藻土，微胶囊缓 释剂。上述组分通过分散，球磨等步骤制成纳米二氧化钛浆料。浆料制备好后刷涂在试板 上，干燥后放入密闭的气箱中，通入一定浓度的二氧化氮气体，通过测量日光灯下二氧化氮 的降解速度的变化评价其光催化性能。实施例1称取纳米二氧化钛粉体60g，以Hydropalat 800为第一分散剂称取0. 6g，水240g， 采用lmol/L的盐酸溶液调节其pH值至5，8000转/分钟高速分散2小时，2000转/分钟锆珠球磨3小时，激光粒度仪测试其粒度D5tl为55nm，该浆料放置48h不会发生分层现象。实施例2称取纳米二氧化钛粉体70g，以Hydr0palat3275为第一分散剂称取1. 2g，水240g， 采用lmol/L的盐酸溶液调节其pH值至4，6000转/分钟高速分散2小时，超声分散2分钟， 2500转/分钟锆珠球磨4小时，激光粒度仪测试其粒度D5tl为48nm，该浆料放置48h不会发 生分层现象。实施例3称取纳米二氧化钛粉体40g，以Hydropalat 5040和六偏磷酸钠为双组分分散剂 作为第一分散剂，其中H5040称取0. 6g，六偏磷酸钠0. 4g，水200g，采用lmol/L的氢氧化钠 溶液调节其PH值至8，10000转/分钟高速分散2小时，超声分散4分钟，2500转/分钟锆 珠球磨6小时，激光粒度仪测试其粒度D5tl为35nm，该浆料放置48h不会发生分层现象。实施例4称取纳米二氧化钛粉体60g，以Hydropalat 5040为第一分散剂称取0. 6g，水 240g，8000转/分钟高速分散2小时，超声分散3分钟，加活性碳9g，3000转/分钟球磨6 小时，以Hydropalat 3275本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦合改性高光催化效率的纳米二氧化钛浆料，其特征在于，主要由以下组分制成且各组分重量百分比为：纳米二氧化钛粉体３％－３５％，第一分散剂０．０５－５％，第二分散剂０－８％，活性碳０－１０％，铁黑０－１５％，硅藻土０－２０％，微胶囊缓释剂０－１０％，余量为水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李红娟，何唯平，
申请(专利权)人：深圳市海川实业股份有限公司，深圳海川化工科技有限公司，上海启鹏化工有限公司，河源海川科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]