[发明专利]一种电气石/二氧化钛复合光触媒溶胶制备及应用

说明书

本发明涉及了一种电气石/二氧化钛复合光触媒溶胶的制备及其应用，所述复合溶胶由钛盐、电气石、醇溶液、酸性水溶液制备而成；所述钛盐是指钛酸丁酯、钛酸甲酯、四氯化钛、硫酸氧钛中的任一种；所述醇溶液是指无水乙醇、甲醇、异丙醇中的一种或者多种；所述酸性水溶液是指由盐酸、硝酸、醋酸、硫酸中的一种或几种和去离子水的混合溶液。附图1为所述复合溶胶中的一种。本发明提供的具有复合功能的光触媒溶胶可适用于喷涂于多级孔陶瓷材料上或者建筑、装饰材料上，配以光照装置，可实现染料、甲醛等有机污染物的吸附与分解。附图2为所应用的陶瓷基体图片。

技术领域

本发明涉及一种复合溶胶加工技术，尤其涉及一种电气石/二氧化钛复合光触媒溶胶制备及应用。

背景技术

随着全球经济的快速发展，全球环境日益严峻，各种有毒有害物质严重污染着人们的生活环境，引起了全世界的广泛关注。因此，消除工业废物和环境中的污染物已引起学术界和工业界的研究人员和科学家的广泛关注。TiO₂，ZnO，CdS和Cu₂O等许多半导体材料已用于催化氧化以保护环境。在这些半导体中，具有出色的催化性能的TiO₂因其强的光反应性，高效，化学惰性，具有广泛的环保潜力，无毒且成本低而被公认为是最有效和广泛使用的光催化剂之一。TiO₂半导体的光催化作用是通过吸收具有相对于带隙(hv≥Eg)的足够能量的光子而引发的，这会导致电荷从电子的价带(VB)到导带(CB)的分离而分离，使电子和空穴分开。空穴可以直接氧化有机污染物，也可以与H₂O分子反应形成·OH自由基，由于它们的强氧化性，它们可以几乎无选择地降解溶液中的任何有机化学物质。光生电子还可以与水溶性氧和H⁺反应形成H₂O₂，H₂O₂可以进一步被光分解为·OH自由基。不幸的是，这种光生电子空穴对可以快速重新结合，陷入亚稳态，这限制了光催化技术实际应用的进一步扩展。因此，阻止电子-空穴复合可以被认为是增强TiO₂的光催化活性的策略之一。

电气石是一种环状结晶硅酸盐矿物，含有Al，Na，Ca，Mg，B，Fe，水，氟化物等元素。电气石矿物材料具有自然的电极性，热电性，压电性，辐射波长4-14μm的红外性能，释放负离子的性能，因此在环保领域具有非常广阔的应用前景。利用天然电气石矿物质管理空气或水中重金属离子污染的研究已经开始。由于电气石颗粒表面的强静电场，它可以抑制TiO₂光生空穴和电子的复合，从而提高光催化性能。从这个意义上讲，预计TiO₂和电气石的组合可以应对基于TiO₂的光催化中的量子效率和纳米粒子聚集的挑战。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种低成本，稳定性好，多功能的电气石/二氧化钛复合光触媒溶胶。同时提供一种该复合溶胶的制备方法，该方法工艺简单，推广方便，易于规模化产业，成本低廉；同时也提出了该溶胶的应用途径，即将所述的多功能的电气石/二氧化钛复合光触媒溶胶，按照需要用去离子水或者异丙醇稀释1-10倍，得到喷涂液，直接喷涂到各种金属，陶瓷制品，多级孔材料的表面，得到具有光催化降解有机污染物、甲醛以及释放负离子能力的陶瓷制品，具有杀菌功能的卫生洁具以及空气净化材料。可将所述的多功能的电气石/二氧化钛复合光触媒溶胶固液分离，采用150-300℃水热处理、冷冻干燥的方法和400-600℃热处理的方法制备得到含纳米二氧化钛、电气石的多功能复合微粉。

本发明解决复合溶胶技术问题的技术方案是：一种电气石/二氧化钛复合光触媒溶胶，所述复合溶胶由钛盐、电气石、醇溶液、酸性水溶液制备而成；所述钛盐是指钛酸丁酯、钛酸甲酯、四氯化钛、硫酸氧钛中的任一种；所述醇溶液是指无水乙醇、甲醇、异丙醇中的一种或者多种；所述酸性水溶液是指由盐酸、硝酸、醋酸中的一种和几种和去离子水的混合溶液。