[发明专利]一种降低纳米二氧化钛光催化活性的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种利用磁控溅射技术降低材料光催化性能的方法，特别涉及一种对纳米二氧化钛进行磁控溅射处理来降低其光催化活性的方法，属于表面改性技术领域。

背景技术：

二氧化钛(TiO₂)是一种n型半导体氧化物，自然界或合成的二氧化钛有金红石、锐钛矿和不稳定的板钛矿三种晶形，其中金红石、锐钛矿具有光催化活性。

在光的照射下，二氧化钛会吸收太阳光中的部分紫外线，进行类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的氢氧自由基和活性氧，该过程可用如下方程式表示：

TiO₂+hv→TiO₂(e^-，h⁺)

e^-+h⁺→heat or hv

h⁺+HO_ads→HO·

h⁺+H₂O_ads→HO·+H⁺

e^-+O₂→O₂·-

HO·和O₂·具有很强的光氧化还原性能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，还可以杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水(H₂O)和二氧化碳(CO₂)，因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。而二氧化钛纳米材料(纳米球、纳米棒、纳米片、纳米线、纳米管等)由于具有表面效应、小尺寸效应、量子效应、宏观量子隧道效应等特性，从而表现出不同于一般二氧化钛材料的性能，在光学、电学、力学、磁学等方面的应用尤其受到关注。

目前对于二氧化钛在光学应用方面的专利申请研究，主要集中于关于提升纳米二氧化钛材料的紫外线吸收率以提升其光催化能力上，例如CN101596457号专利申请的硼和其它元素共掺杂的纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法，CN1493395号专利申请的纳米二氧化钛光催化薄膜的制备及其应用，CN1899687号专利申请的锌和硅共掺杂的纳米二氧化钛光催化剂及其制备方法和应用，CN1448214号专利申请的纳米二氧化钛光催化剂的制备方法及其应用，CN1762581号专利申请的锐钛矿型纳米二氧化钛光催化剂的制备方法，CN1491753号专利申请的在基材上形成纳米二氧化钛光催化活性剂涂层的方法，PCT/FI2002/000985号专利申请的一种二氧化钛光催化剂的制备及应用，PCT/JP00/06152号专利申请的一种二氧化钛光催化粒子的生产方法及其应用，JP11349328号专利申请的一种做光催化剂使用的二氧化钛粉末等全部都是提出如何提高纳米二氧化钛的光催化活性。只有少数专利涉及到阻隔紫外线以降低纳米二氧化钛光催化活性，例如JP9241380A号专利申请提出的在纳米二氧化钛表面附着一层硅和铝的氧化物，使以其制备的薄膜兼具有透明性和阻隔紫外线的特性。而对于降低纳米二氧化钛光催化活性的研究，一直是化妆品等皮肤接触品中添加纳米二氧化钛的研究有待解决的问题。

最近，我们在制备纳米二氧化钛光降解材料的实验过程中，意外地发现通过溅射处理纳米二氧化钛能够显著降低其光催化活性。经过进一步实验研究，利用磁控溅射技术成功制备了低光催化活性的纳米二氧化钛粉末，提出一种降低纳米二氧化钛光催化活性的方法。

本发明所述的方法操作条件相对简单，无污染，成本低，不需要对设备进行复杂的前期预溅射。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种降低纳米二氧化钛光催化活性的方法，以满足特定行业对低催化活性纳米二氧化钛的要求。

为了实现上述目的，本发明采用磁控溅射的方法，将待处理的纳米二氧化钛粉体置于溅射仪基底上，控制磁控溅射室内工作气体压力及靶面单位面积功率、溅射时间等条件对靶材进行溅射，在纳米二氧化钛表面上沉积阻隔膜，得到光催化活性显著降低的纳米二氧化钛粉末，从而完成改性。