[发明专利]一种具有光催化自清洁能力的复合涂料及制备方法与应用

说明书

本发明提供一种具有光催化自清洁能力的复合涂料及制备方法与应用，该复合涂料包括如下组分：光催化材料、纳米SiO₂成膜材料、抗静电剂、共溶剂和稀释剂；涂料中各组分的质量分数为：光催化材料3％‑5％，纳米SiO₂成膜材料8％‑10％，抗静电剂1％‑2％，共溶剂18％‑22％，稀释剂65％‑75％；其中，所述光催化材料为包括g‑C₃N₄量子点与纳米TiO₂的复合材料，所述纳米SiO₂成膜材料包括含硅酸酯的酸性水解溶胶；该复合涂料具有出色超亲水能力、光催化能力、抗静电除尘能力和耐老化能力，同时能增加光线透过率、减少反射。

技术领域

本发明涉及自清洁涂料技术领域，具体涉及一种具有光催化自清洁能力的复合涂料及制备方法与应用。

背景技术

在科技发展大时代的环境条件下，城市化进程不断加快，城市建筑和基础设施外表面的清洁问题逐渐受到重视。在双碳背景下，为了保持外墙玻璃、瓷砖、幕墙等基础设施外表面的干净整洁，降低清洗劳动成本，维持城市的美观与整洁，自清洁材料便应运而生。自清洁材料具有防污自洁功能，光催化材料的加入能够增强对太阳能的利用，减少了清洁水和能源使用，能够助力双碳目标的实现。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为一种无金属、可持续的可见光光催化剂，在自清洁涂料领域得到了广泛的研究和应用；但简单的g-C₃N₄具有比表面积低、电荷迁移能力低、水相分散能力差等缺点。

因此，现提供一种性能更优异具有光催化自清洁能力的复合涂料及制备方法与应用。

发明内容

针对上述的技术问题，本发明提供一种性能更优异具有光催化自清洁能力的复合涂料及制备方法与应用。

本发明第一方面提供一种具有光催化自清洁能力的复合涂料，包括如下组分：光催化材料、纳米SiO₂成膜材料、抗静电剂、共溶剂和稀释剂；涂料中各组分的质量分数为：光催化材料3％-5％，纳米SiO₂成膜材料8％-10％，抗静电剂1％-2％，共溶剂18％-22％，稀释剂65％-75％；其中，所述光催化材料为包括g-C₃N₄量子点与纳米TiO₂的复合材料，所述纳米SiO₂成膜材料包括含硅酸酯的酸性水解溶胶。

所述具有光催化自清洁能力的复合涂料通过如下方法制备得到：将光催化材料和纳米SiO₂成膜材料混合，并加入抗静电剂、共溶剂和稀释剂搅拌，使均匀混合为白色透明溶液，从而得到具有光催化自清洁能力的复合涂料。

所述光催化材料通过如下步骤制备得到：

(1)以含氰基化合物为前驱体，取含氰基化合物于氧化铝坩埚中，于马弗炉中持续煅烧，得到黄色块状固体；冷却至室温后取上述固体按压均匀贴壁于坩埚中，再次于马弗炉中持续煅烧，得到g-C₃N₄纳米片；

(2)将g-C₃N₄纳米片，加入浓硫酸和浓硝酸混合液中，封口并进行超声处理，直至黄色浑浊溶液变为澄清；用去离子水稀释并通过滤纸真空抽滤除酸，将所得的抽滤残渣分散在去离子水中，转移至水热反应釜中，水热反应9-11h；反应结束后冷却至室温，转移收集溶液，得到g-C₃N₄量子点溶液；

(3)将纳米TiO₂溶于去离子水中，再加入g-C₃N₄量子点溶液，超声振荡并将控制温度在25℃-45℃，获得均匀分散的g-C₃N₄量子点和纳米TiO₂复合的光催化材料。