一种二氧化钛光触媒复合溶液的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二氧化钛光触媒复合溶液的制备方法。该方法包括如下步骤：１．二氧化钛光触媒溶液的调制；２．含有电气石粉的金属氧化物混合粉末的调制；３．将二氧化钛光触媒溶液与含有电气石粉的金属氧化物混合粉末混合，制成发生负离子的二氧化钛光触媒复合溶液。本发明专利技术制成的涂布溶液除了具有很强的粘合性、不腐蚀基体材料、不污染环境等特点外，还有着不受紫外线的限制，在可见光区域下也能发挥其强大催化效果；同时将此溶液涂布于基体表面后，会不断产生对健康有益的负离子效应；而且，二氧化钛光触媒微粒子不暴露于被涂表面的外层时也能发挥其催化效果的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体是涉及一种可以发生负离子的二氧化钛光触媒复合溶液的制备方法。
技术介绍
二氧化钛光触媒溶液涂布于各种基材表面后，在一定波长的光照射下(一般的场合为380nm以下的紫外线)，通过光的吸收而形成空穴以及电子的瞬间，通常很容易与其它物质发生氧化分解反应。二氧化钛光触媒溶液的催化特征是所形成的空穴有着很强的氧化还原作用，这个空穴直接与有机物以及水反应，会形成非常强的氢氧自由离子·OH，这个过程被称为有机物氧化过程，另外，空穴中的氧气被所产生的电子立即还原形成超级氧负自由离子·O2-，而这个自由离子也具有很强的抗菌、分解(有机物)作用，最后使之变化为对人体无害的二氧化碳和水。从理论上说，虽然二氧化钛光触媒几乎能把所有的有机物分解成对环境及人类无害的二氧化碳和水，但要完美地完成这一分解过程，必须符合以下二个条件1、二氧化钛光触媒溶液涂布于基材表面后必须通过紫外线的照射后，才能激起氧化分解反应；2、二氧化钛光触媒溶液涂布于基材表面后，其光触媒微粒子一定要暴露于被涂面的最外层的表面，才能发挥出其氧化分解的能量，即显示出其高效的催化功能。因此为了克服以上两个条件的制约，开发研制高性能的二氧化钛光触媒是必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术存在的缺点，提供一种常温于燥且稳定、应用范围广、多功能型的二氧化钛光触媒复合水溶液的制备方法。用其制成的涂布溶液除了具有很强的粘合性、不腐蚀基体材料、不污染环境等特点外，还有着不受紫外线的限制，在可见光区域下也能发挥其强大催化效果；同时将此溶液涂布于基体表面后，会不断产生对健康有益的负离子效应；而且，二氧化钛光触媒微粒子不暴露于被涂表面的外层时也能发挥其催化效果的特点。为达到上述目的，本专利技术采取了如下技术方案本专利技术所使用的二氧化钛光触媒溶液的调制方法，包括以下步骤(1)、将含钛水溶液经离子交换后，加入碱溶液形成含有氢氧化钛的胶体溶液；(2)、在(1)所得的胶体溶液中加入作为安定剂的有机酸，有机酸与胶体溶液中的氢氧化钛的摩尔比为0.1～0.2∶1，形成均一溶液；(3)、从(2)形成的均一溶液中分离出氢氧化钛固体，用去离子水冼至水层的电导率不超过10μS·CM-2；(4)、将(3)中洗好的氢氧化钛固体分散在去离子水中，加入过氧化氢溶液，氢氧化钛固体与过氧化氢摩尔比为1∶0.5～1.5，加热至90～150℃，4～120小时后，冷却至5～20℃，得到带有络合基的锐钛型二氧化钛光触媒水溶液(A液)。在上述制成的A液中还可以加入各相当于氢氧化钛质量的千分之一到万分之一的表面活性剂和增粘剂，以增强涂布时涂布溶液与基体间的濡性。本专利技术所使用的含有电气石粉的金属氧化物混合粉末的调制方法，包括如下步骤(1)、氧化钙70～90重量％，氧化铝6～15重量％；氧化镁2～4重量％，以及电气石粉4～10重量％，按配比混合形成均一体系的混合粉末。(2)、将(1)中得到的混合粉末在600～700℃的温度下保温烧结2～3小时。(3)、将(2)中得到的经过加工烧结过的含有电气石粉的金属氧化物混合粉末用粉碎机粉碎，使粉末的粒子天才达到10μm以下。将以上调制的A溶液和含有电气石粉的金属氧化物混合粉末按一定配比混合，从而制成目的产物即发生负离子的高效二氧化钛复合水溶液(B液)。一般来说，添入含有电气石粉的金属氧化物混合粉末的量占整个光触媒水溶液量的2％到10％为最佳，如低于2％的量则很难有效果，反之添入超过10％的量，由于金属液粒子之间自重力的作用，可能发生沉降，产生沉淀，会使得涂布液失去效果。调制A水溶液所采用表面活性剂可以是羧酸盐、硫酸酯、磷酸盐等阴离子性表面活性剂或聚合乙二醇类或多价醇类表面活性剂；所采用的增粘剂可以是羧甲基纤维素、乙基纤维素、蒙脱石、甲基纤维素或丙烯酸类增粘剂。本专利技术的A液调制所用的有机酸可以是酒石酸、苹果酸、乳酸、柠檬酸、乙醇酸、苦杏仁酸、酪酸、炭酸、甲酸、乙酸、顺丁烯二酸、硼酸、富马酸或丙酸。本专利技术的A溶液的调制，所用的过氧化氢溶液重量百分比浓度为5～60％。本专利技术的A溶液的PH值大约是6.5～7.0，粒径为数nm～50nm，它的外观为黄白色透明液体，在常温下，即使长时间保存也不会发生任何的物理及化学变性，另外此溶液的浓度通常为1.5～2.4％左右，在必要时根据需要可适当地调整，如需要低浓度的涂布液时，可将蒸馏水稀释后使用。该专利技术的氧化钛粒子在常温下一般不会发生结晶，有着良好的粘合性和成膜性，喷雾在基材上可形成均一的薄膜，而且干燥之后的薄膜在水中不溶解。该专利技术所制成的A溶液，因存在着用过氧化氢处理过的锐钛结构的微粒子，当此微粒子分散于水中后，表面存在的过氧基(络合基)会发生分极化，增大了微粒子间的电气排斥力。所以微粒子不会发生相互间的凝集，当然也不会发生沉淀，所以此涂布液可在常温之下，长期保存，不发生任何的物理与化学的变性。上述A液中含有的微粒子的粒径通常在50nm以下，如果微粒子的粒径在50nm以上，微粒子之间由于自重重力的作用，可能会发生沉降，发生沉淀，使得涂布液发生变性。另外，此A液的PH值为中性左右，所以很容易受酸腐蚀的金属，建材等的材料也可涂布使用，而且在常温或低温加热之下，在基材上涂布后，有着良好的密着性，不易脱落。无机钛或有机钛化合物经碱性物质处理后产生的氢氧化钛沉淀，必须用去离子水洗净。洗净方法可采用过滤分离，沉降分离或远心分离等方法。洗净后的沉淀添加去离子水，测定上层液的电导率，如上层液的电导率在10μS·CM-2以上，必须继续洗净至不超过10μS·CM-2。将氢氧化钛沉淀分离后，不必干燥，然后再次将其分散在去离子水中，接着添加重量浓度为5～60％的过氧化氢溶液与之反应，完了后经热处理后，加热温度最好为90～150℃，热处理时间最好保持在4～20小时之间，得到氧化钛溶液。在这过程中加入过氧化氢与氢氧化钛的摩尔比为0.5～1.5∶1，如果比例低于0.5∶1，氢氧化钛不能完全溶解，如果超过1.5∶1，要分解过剩的过氧化基(即络合基)需要大量的时间，效率低下。当添入过氧化氢后溶液会伴随着发热，生成的氧化钛可能会发生缩合反应，所以为了防止缩合反应的发生，制造氧化钛时，必须不断地搅拌，同时反应溶液还必须冷却，冷却的温度最好保持在5～20℃之间。反应后，得到了黄白色的氧化钛溶液，同时过量的过氧化氢溶液由于发泡而随之分解了。热处理温度在90℃以下或热处理时间在4小时以下的情况下，不可能得到含有锐钛结构的氧化钛溶液。另外，温度在150℃以上的情况下热处理，反应速度会加快，这对于从氧化钛酸变性为锐钛型氧化钛的速度调节带来困难的同时，还需要在高压下处理用的设备，给制造过程带来了不便。如果热处理的时间超过了20小时，过氧化基(即络合基)会发生分解，从而使锐钛型的微粒子发生凝聚，失去其效果。因为氢氧化钛是一种极不稳定物质，所以在锐钛型氧化钛涂布液制造过程中，必须添入少量的作为分散安定剂的有机酸，诸如乳酸、苹果酸、草酸等等。另外，这些少量安定剂在溶液中与数分子的氢氧化钛反应，形成环状的缩聚合阴离子，以保证在以后的反应中，溶液自身不会发生任何的物理与化学上的变性。安定剂与氢氧化钛的摩尔比为0.1～0.2∶1。如果加入的量超过0.2∶1，经过反应，在溶液中极易产生不溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化钛光触媒复合溶液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（一）、二氧化钛光触媒溶液的调制（１）、将含钛水溶液经离子交换后，加入碱溶液形成含有氢氧化钛的胶体溶液；（２）、在（１）所得的胶体溶液中加入有机酸，形成均一溶液；有机酸与胶体溶液中的氢氧化钛的摩尔比为０．１～０．２∶１；上述的有机酸为酒石酸、苹果酸、乳酸、柠檬酸、乙醇酸、苦杏仁酸、酪酸、炭酸、甲酸、乙酸、顺丁烯二酸、硼酸、富马酸或丙酸；（３）、从（２）形成的均一溶液中分离出氢氧化钛固体，用去离子水洗至水层的电导率不超过１０μＳ.ＣＭ↑［－２］；（４）、将（３）中洗好的氢氧化钛固体分散在去离子水中，加入过氧化氢溶液，氢氧化钛固体与过氧化氢摩尔比为１∶０．５～１．５，加热至９０～１５０℃，４～１２０小时后，冷却至５～２０℃，得到带有络合基的锐钛型二氧化钛光触媒水溶液，溶液的ｐＨ值为６．５～７．０，粒径不超过５０ｎｍ；上述的过氧化氢溶液的重量百分浓度为５～６０％；（二）、含有电气石粉的金属氧化物混合粉末的调制（１）、氧化钙７０～９０重量％，氧化铝３～１５重量％；氧化镁２～６重量％，以及电气石粉４～１０重量％，按配比混合形成均一体系的混合粉末；（２）、将（１）中得到的混合粉末在６００～７００℃的温度下保温烧结２～３小时；（３）、将（２）中得到的经过加工烧结过的含有电气石粉的金属氧化物混合粉末用粉碎机粉碎，使粉末的粒子天才达到１０μｍ以下；将（一）调制的二氧化钛光触媒溶液与（二）制得的含有电气石粉的金属氧化物混合粉末混合，制成发生负离子的二氧化钛光触媒复合溶液；添入含有电气石粉的金属氧化物混合粉末的量占二氧化钛光触媒复合溶液的２％～１０％。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈焕光，徐耀华，葛祖光，
申请(专利权)人：广州市华之特奥因特种材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：81[]