[发明专利]用于空气净化和抗菌除臭的纳米光触媒涂敷液及制备方法

说明书

本发明涉及一种用于空气净化和抗菌除臭的纳米光触媒涂敷液及制备方法。包括以下步骤：搅拌硼氢化钠溶液，并滴加硝酸银水溶液；随后加入柠檬酸钠水溶液，持续搅拌一定时间后，得到稳定且含有银纳米粒子的纳米银水溶胶储备液，并对纳米银水溶胶储备液浓缩或稀释得到一定浓度的纳米银水溶胶；在纳米银水溶胶中加入含氯的二氧化钛，并采用超声分散得到混合溶胶；将混合溶胶置于紫外灯下光照一定时间，得到纳米光触媒涂敷液。本发明所合成的纳米光触媒涂敷液在较宽的波长范围内有高效的光催化性能，可应用于室内空气净化、抗菌除臭等家庭生活中，也可用于分解废水和废气中的难降解有机污染物等环境保护行业中。

技术领域

本发明属于无机纳米材料和光催化技术领域，涉及一种纳米光触媒涂敷液及其制备，尤其是涉及一种高活性纳米银/二氧化钛复合水溶胶及合成与应用。

背景技术

如何保障人们生活的密闭空间内空气清洁，如何保持人们接触的表面无菌洁净，是当前人们提高生活品质中面临的重大需求。光催化技术作为一种新型的绿色环保技术，在有机污染物降解中有着广泛的应用前景，是目前解决室内空气污染问题的有效技术，为环境治理提供了新思路和新途径。二氧化钛由于原料价格低廉、无毒、无腐蚀、性能稳定、操作简单，因此被广泛应用于水和空气的净化。然而，二氧化钛禁带宽度约为3.2eV，只能吸收紫外光，同时光生载流子大量复合导致光催化反应效率过低。太阳能作为一种取之不尽，用之不竭的能源，目前被广泛应用于光催化领域，但是太阳光中的紫外光段仅占太阳光总波段的4％左右，限制了对太阳光的利用。因此，为了更好地利用太阳能，拓宽二氧化钛的吸收波长、提高光催化反应效率成了众多科学家争相研究的课题。

在纳米二氧化钛上引入银纳米粒子，一方面能够促进光生电荷的分离，从而大大提高光催化活性；另一方面，银纳米粒子具有很强的表面等离子体效应，使得复合光催化剂的光学吸收拓展到可见光范围；同时，银纳米粒子具有很强的抗菌性能，能够有效杀死各种霉菌和病毒。文献报道了许多银掺杂二氧化钛和银纳米粒子负载二氧化钛的纳米粉体合成方法。例如专利申请号CN201811472542公开了一种银掺杂纳米锐钛矿相二氧化钛粉体的制备方法，其中采用硼氢化钠还原硝酸银，随后以钛粉为前驱物制备银掺杂锐钛矿相二氧化钛粉体，然而该方法主要制备的是纳米粉体，且以银掺杂为主，而不是银纳米粒子的表面复合。专利申请号CN201810677629公开了一种含银二氧化钛抗菌剂的制备方法，方法中在预先制备的二氧化钛纳米溶胶中加入硝酸银和甲醛还原，混合溶胶通过分离和洗涤得到含银二氧化钛抗菌剂，该方法使用了有毒有害的甲醛，且主要合成产品为纳米粉体制剂。这些纳米粉体可以分散在水中并用于表面涂敷，然而往往由于粉体团聚而导致涂敷成膜的效果不佳。因此如何合成高活性、高分散的负载纳米银的二氧化钛水溶胶涂敷液，可以直接用于表面涂敷成膜，并用于光催化去除室内有机气体和表面抗菌自洁，具有重要实用意义。

经检索，国内公开专利中有涉及银掺杂TiO₂溶胶的制备和应用。例如专利申请号CN201510164088和专利申请号CN201410657533等公开的纳米二氧化钛复配纳米银溶胶的制备方法中，均涉及在氢氧化钛中加入双氧水和银离子获得透明稳定的复合溶胶，然而该方法制备的TiO₂结晶程度不高，而过氧化氢具有很强的氧化性，改性后催化剂的活性提高不多且稳定性较差，不利于大规模应用到实际生产中。专利申请号CN201410563385公开了一种银掺杂二氧化钛纳米溶胶的制备方法，主要采用钛酸四乙酯和冰乙酸混合物中添加硝酸银经水热处理得到溶胶，其中含有较多的有机物质，成膜后可能导致二次污染。这些已有的报道方法，胶化方法中涉及残留较多的有机物或过氧化氢，复合纳米光催化剂的活性不高且稳定性较差，不利于大规模应用到实际生产中。

发明内容