[发明专利]一种具有光催化性能的多孔超亲水薄膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有光催化性能的多孔超亲水薄膜制备，属于玻璃深加工薄膜制备领域。

背景技术

长期以来氧化钛以其显著的光催化性能被广泛研究，光催化材料接受光照产生跃迁的自由电子，光生电子或空穴与离子或分子结合生成活性自由基，具有氧化性或还原性，能够将大分子有机物降解。光催化材料广泛应用于玻璃自清洁、污水处理、异味消除、杀菌消毒等领域。在玻璃薄膜领域，氧化钛薄膜玻璃对水的润湿性很好，当水接触到氧化钛薄膜的时候往往会在其表面形成一层水膜，保护玻璃基底被尘土颗粒所污染从而达到自清洁的效果。而传统的氧化钛自清洁薄膜的光催化性能相对较弱，这样就限制了氧化钛薄膜的应用领域。增强氧化钛膜的亲水润湿性，提高其光催化能力，从而提高氧化钛薄膜玻璃的自清洁效能同时扩大氧化钛镀膜玻璃的应用领域显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种具有光催化性能的多孔超亲水薄膜制备方法，制备的薄膜具备了较高的光催化性能的同时具有极小的对水接触角，亲水性很好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有光催化性能的多孔超亲水薄膜，包括以下步骤：

（1）、首先将现有的5%固含量（质量分数）的聚苯乙烯小球乳液原液，以水稀释制备固含量为0.01~0.10%的单分散聚苯乙烯PS小球悬浮乳浊液，将表面羟基化的玻璃基底垂直浸入所制备的PS小球悬浮液中，在一定的温度湿度下，使PS小球自组装成胶体晶体层作为模板，待用。

（2）、氧化钛溶胶的制备：一定量的酞酸丁酯与无水乙醇混合均匀，加入少量乙酰丙酮，静置1~2h，后滴入适量去离子水使酞酸丁酯水解，调解溶液pH≈2.0~4.0，加入N,N-二甲基甲酰胺，搅拌1~3h后静置12~36h得到镀膜前驱液。

（3）、以预镀有PS模板层的玻璃为基底，以所制备的氧化钛溶胶为镀膜液镀膜，镀膜方式为提拉、旋涂、辊涂、刮涂等。将镀膜玻璃于室温下静置1~3h，后于80~120℃的环境下烘干。

（4）、将烘干的玻璃薄膜于高温下热处理，使得PS模板热裂解去除，得到多孔超亲水氧化钛膜。

本发明一种具有光催化性能的多孔超亲水薄膜制备，其特征也在于：步骤（1）中所述的表面羟基化是将玻璃基底于70%浓硫酸与30%双氧水的混合溶液中在50~70℃环境下浸泡1~3h；表面羟基化目的是使玻璃表面亲水性增强，基板沉浸在悬浊液里面時，基板的界面与水的表面张力更加匹配，溶剂蒸发時的毛细管力更强，使小球沉积更容易。

所述的聚苯乙烯小球其直径为250~350nm；所述温度为40~70℃，湿度为50~70%。

本发明一种具有光催化性能的多孔超亲水薄膜制备，其特征也在于：步骤（2）中所述酞酸丁酯与无水乙醇其混合体积比为1:10~1:3，所述适量去离子水其与酞酸丁酯的体积比为1:5~1:2，所述N,N-二甲基甲酰胺与酞酸丁酯的体积比为1:4~1:10。

本发明一种具有光催化性能的多孔超亲水薄膜制备，其特征也在于：步骤（3）中所述氧化钛溶胶氧化钛固含量为1.0%~6.0%。

本发明一种具有光催化性能的多孔超亲水薄膜制备，其特征也在于：步骤（4）中所述的高温为400~600℃，热处理时间为1~3h。

本发明的优点体现在：以模板法制得了多孔结构的薄膜，实现薄膜的优良光催化性与极好的亲水性的结合。氧化钛薄膜由于表面孔结构的存在大大增加了其比表面积，从而使薄膜具有良好的光催化性能，同时表面微结构的存在提升了薄膜表面的润湿性，使薄膜表现为超亲水。薄膜对水的超小接触角展示了氧化钛薄膜玻璃作为自清洁玻璃效能提高的潜力，同时优良的光催化性能能够扩展氧化钛镀膜玻璃的应用领域。本发明制备过程易于控制，适合大规模的推广。

附图说明

图1为本发明一种具有光催化性能的多孔超亲水薄膜制备原理图（横截面侧视图）；

图2为本发明所制备薄膜典型的表面形貌特征扫面图；

图3为本发明所制备薄膜典型的接触角测试图；

图4为本发明所制备薄膜典型的光催化图谱。

具体实施方式

下面实施例进一步介绍本发明，但是实施例不会构成对本发明的限制。

实施例1