[发明专利]在可见光下可激发光触媒的纳米自清洁涂料的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米技术领域，具体涉及一种在可见光下可激发光触媒的纳米 自清洁涂料的制作方法。

背景技术

纳米技术及纳米粒子是当今最富有活力的研究对象。将纳米粒子应用于涂 料中，不仅可以提升传统涂料的性能，而且可以为开发新型功能涂料开辟一条 新途径。

自洁涂料是指用在基材表面依靠涂层自身所具有的疏水或亲水特性起到防 污易洁作用的涂料。自洁涂料的研制很多都是源于荷叶效应的启发。20世纪 70年代，德国玻恩大学的植物学教授W.Barthlott曾经对荷叶的 表面结构以及荷叶效应进行了研究，发现荷叶之所以出淤泥而不染，是因为荷 叶的表面有一个粗糙的显微结构，它是由无数微米尺寸的乳突及其表面分布的 纳米蜡质晶体构成的，乳突粒径在5～9μm，蜡质晶体的粒径大于100n m。当水珠落到荷叶表面，会与蜡质晶体接触，明显地减小水珠与荷叶表面的 接触面积，扩大水珠与空气的界面。这种情况下，液滴不会自动扩展，而是保 持其球形状态。一般的污染物尺寸比蜡质晶体大，只会落在乳突的顶部，且大 多数的灰尘比蜡质晶体更易润湿，当水珠在荷叶表面滚动时，污染物会粘附在 水珠表面被带走，从而达到自清洁效果。如果是普通的光滑固体表面，灰尘与 固体表面的接触面积大，粘合牢固，而水滴的接触角比较小，水滴滚动比较难， 水滴经过后，灰尘只是从水滴的前端移动到了水滴的后端，仍然粘在固体的表 面上，且疏水颗粒尘埃更易粘附在这样的表面上。纳米自清洁材料使用过程中 光催化降解的实际应用中仍然有许多的问题需要解决。其中TiO:的光催化反应 通常只能在紫外线下发生，这就限制了TiO:作为可见光光触媒的应用。提高TiO2 粒子光催化活性的一种方法是控制TiO2粒子的形状、尺寸和表面性质。研究表 明，粒子的大小和I形状与半导体粒子光催化活性有关。为此我们提供一种可以 再可见光下激发光触媒的纳米自洁涂料的方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种在可见光下可激发光触媒的纳米 自清洁涂料的制作方法，通过该方法制备的纳米自洁涂料具备良好的光催化活 性。

一种在可见光下可激发光触媒的纳米自清洁涂料的制作方法，其特征在于， 包括以下步骤：

步骤一,制备纳米二氧化钛，无水乙醇和去离子水混合，依次加入硼酸和硝 酸银，搅拌后加入氟钛酸铵，调节pH值在2～4之间，搅拌后得到第一溶液； 将钛酸丁酯和份无水乙醇的混合液加入所述第一溶液中，搅拌后得到第二溶液； 向所述第二溶液中加入钛酸酯偶联剂和聚苯乙烯，超声分散后搅拌，加热至 70～90℃，继续搅拌反应，离心分离后得到纳米二氧化钛；

步骤二，纳米二氧化钛表面改性，将异丙醇与去离子水均匀混合后，加入 硅烷偶联剂，充分搅拌60min，接着加入步骤一种制得的纳米二氧化钛， 继续搅拌均匀；然后在80℃烘箱中烘至半干，接着在120℃完全烘干制得 纳米二氧化钛粉末；

步骤三，制得纳米自洁涂料，取一定量的异辛基三乙氧基硅烷，用无水乙 醇稀释至10％，制得硅烷无水乙醇溶液；然后将步骤二中制得的纳米二氧化 钛粉末加入硅烷无水乙醇溶液中，超声分散使其完全混合均匀，制成纳米自洁 涂料。

优选的，所述的步骤二中的完全烘干条件为：在富氧条件下，以5℃/min的 速率升温至120℃，保持20min。

优选的，步骤一中制得的纳米二氧化钛的粒径为10-100nm。

优选的，步骤二的二氧化钛表面改性利用微波加热促进凝胶形成，并生成 泡沫状物质，粉碎后利用碳热还原法制备二氧化钛粉末粉体；具体包括如下步 骤：

优选的，步骤二的二氧化钛表面改性利用微波加热促进凝胶形成，并生成 泡沫状物质，粉碎后利用碳热还原法制备二氧化钛粉末粉体；具体包括如下步 骤：

(1)异丙醇和去离子水按照摩尔比为12：7～19：7称取原料，分别将 异丙醇和去离子水各自溶入水中并完全溶解，并将纳米二氧化钛混入；

(2)将步骤(1)所述的两种溶液混合，置于磁力加热搅拌器上加热搅拌， 均匀混合，用氨水调节pH值在2-3之间；

(3)待步骤(2)得到的澄清溶液温度达到102-110℃时，将溶液置于微波炉 中加热20-30min；待多余水分蒸发完毕，形成金黄色凝胶，继续加热，生成金 黄色面包状产物；