[发明专利]复合光催化剂、其制造方法和含其的组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合光催化剂、其制法和含其的组合物。

背景技术

光催化剂具有吸收光线以激发电子的功能，因而具有光催化的性能。光催化剂材料经光线激发后，进而活化空气中的水气分子或氧气分子形成氢氧自由基或负氧离子，进行氧化还原作用，以分解环境中的污染物，即可应用去除空气中或废水中的污染物，也可抑制附着于表面的细菌，达到抗菌的效果。

以二氧化钛(TiO₂)作为光催化剂以进行光催化反应，始于1972年日本东京大学的Akira Fujishima和K.Honda教授所发表的光催化剂电极分解水以产生氢气与氧气的研究结果，从此开启光催化剂电化学反应研究的大门。在1995年，Fujishima教授再度发表光催化剂的超亲水性和超疏水性研究成果后，光催化剂应用更扩大到防镜面起雾或建筑物外墙防尘等自我清洁功能，对人类生活环境改善产生重大影响。

光催化剂产品一般为纳米颗粒，必须将纳米颗粒固定于基材表面。但往往密着度不好，造成颗粒剥落，产生粉尘，如果吸入人体，对肺部是一大伤害，而如果粘着于皮肤上，更会造成毛孔堵塞。此外，光催化剂的氧化特性也会直接引起基材的劣化，尤其是有机类基材，如布材。对这些问题的一般解决方法为在基材和光催化剂间嵌入一无机层，但所述方法加工复杂性高。

为避免光催化剂引起基材氧化，目前业界大都采用复合光催化剂，即在光催化剂表面形成保护，例如中国台湾专利第539579号公告所揭示，利用已成结晶状态的二氧化钛粉体进行表面修饰，但所述方法的缺点在于无法均匀的修饰表面(不易粉体分散)，并且造成颗粒过大，影响光催化剂的活性。另一种在光催化剂表面形成保护的方法为利用溶胶凝胶法，如美国专利第6,653,356号或中国台湾专利第592824号所揭示，将溶胶状态的二氧化钛和二氧化硅进行分散，再用600℃以上的高温锻烧形成结晶。此方法的缺点为起始原料昂贵，且需要使用大量的有机溶剂，易造成环境污染，另外高温锻烧会导致颗粒凝聚，影响光催化剂的功效。

为改良上述缺点，本案发明人经广泛研究发现，利用水解法制造光催化剂，并在过程中添加无机微粒，可在低温下得到锐钛矿相的复合光催化剂，既可维持光催化剂原来的功能，又不会引起基材氧化分解，能有效克服上述的缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种复合光催化剂，其包含表面包覆无机微粒的光催化剂，其中所述无机微粒含量以总固体成分含量计为3～70重量％。

本发明的另一目的在于提供一种用于制备上述复合光催化剂的方法和包含所述复合光催化剂的组合物。

附图说明

图1代表本发明利用四氯化钛水解法制备锐钛矿相的复合光催化剂方法。

具体实施方式

本发明的复合光催化剂包含表面包覆无机微粒的光催化剂，所述无机微粒含量以总固体成分含量计为3～70重量％。

本发明所使用的光催化剂是所属领域的技术人员所熟知的，例如二氧化钛、氧化锌、钛酸锶(SrTiO₃)或其混合物，其中对环境或人体较无害的二氧化钛是优选的。就催化剂性能观点而言，含有锐钛矿结晶为主要成份的二氧化钛是优选的。另外，二氧化钛的粒径大小宜为1到50纳米(nanometer，nm)，优选为5nm到30nm。如果二氧化钛小于1nm，那么其难以生产且不实用，但如果大于50nm，那么光催化剂效果将大幅降低。因为光催化剂的氧化特性易引起基材劣化，尤其是有机类基材，所以本发明使用无机微粒来包覆二氧化钛表面，以避免光催化剂与基材直接接触。

可用于本发明中的无机微粒并无特殊限制，其例如选自二氧化硅、氧化铝、硫化镉、氧化锆、磷酸钙、氧化钙和其混合物所组成的群组，优选为二氧化硅。根据本发明的一优选具体实施例，本发明复合光催化剂包含表面包覆二氧化硅的二氧化钛光催化剂，其中所述二氧化硅的含量以总固体成分含量计为10～30重量％。在此优选具体实施例中，本发明复合光催化剂利用具有多孔性的二氧化硅包覆二氧化钛表面，使二氧化钛分子不直接接触基材，而臭味分子又可扩散进入孔洞中吸附于二氧化钛表面，而进行光催化分解。

本发明另外关于一种复合光催化剂的制造方法，其特征在于利用四氯化钛水解法得到中间产物硫酸钛，之后再添加二氧化硅，在低温下得到锐钛矿相的二氧化钛复合光催化剂。本发明方法可避免使用常规制程中的高温锻烧步骤。

根据本发明的优选具体实施例(如图1所示)，本发明复合光催化剂的制造方法包含以下步骤：

(a)利用四氯化钛水解法得到白色凝胶水合物；