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一种二氧化钛光触媒涂层的制备方法技术

技术编号:10507733 阅读:178 留言:0更新日期:2014-10-08 11:27
本发明专利技术公开了一种二氧化钛光触媒涂层的制备方法,步骤为:将TiO2纳米粉或偏钛酸加入水、乙醇和冰醋酸的混合液中,经研磨得到分散均匀的半透明悬浮液;将半透明悬浮液涂敷在基材表面,然后干燥得纳米层;将涂敷纳米层后的基材在400-600℃下进行热处理,冷却后在基材的表面形成二氧化钛光触媒涂层。本发明专利技术直接用TiO2纳米粉或偏钛酸为原料,不使用任何表面活性剂,经400-600℃热处理后形成均匀涂层,涂层与基材结合牢固,自清洁能力强,亲水性好,光降解有机污染物效果好,使用寿命长,与现有方法比工艺简单,成本低廉,便于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及,尤其是涉及一种直接用Ti〇2纳 米粉或偏钛酸为原料,不添加任何表面活性剂的Ti〇 2光触媒涂层的制备方法,属于纳米涂 层自清洁

技术介绍
工业发展带来大量的环境污染,使得我们生活的环境面临很多挑战,空气中漂浮 有大量的污染物,这些污染物会吸附在建筑物幕墙、汽车等的表面,严重影响了人们的生活 质量,例如刚洗过的汽车玻璃表面一两天后就又会积满灰尘,既影响驾驶员视线,又带来很 多问题,因此具有自清洁防雾功能的涂层应运而生。日本科学家对Ti〇 2的光致双亲性及光 致催化性能的发现使1102受到大家的关注,锐钛矿型的1102由于对紫外光的吸收具有优异 的光催化性质,因此被认为是光触媒材料的首选。Ti〇 2的结晶类型、结晶度、晶粒尺寸等影 响它的光催化性质,选择合适的制备条件才可以获得理想的光催化效果。 目前公开的制备Ti02光触媒涂层的方法有很多,如溶胶-凝胶法、化学蒸汽沉积 法、磁控溅射法、旋涂法等,例如专利CN 102653639 A制备了 Si02-Ti02复合涂料用于自洁 及防雾玻璃,专利CN 102560325 A将Ti的无机盐粉末用等离子体溅射方法获得了 Ti02自 洁涂层。但是目前多数方法因对涂层不进行热处理或者仅在较低温度下进行热处理,所得 薄膜的附着力差,加之在制备过程中添加了其它原料,从而影响Ti0 2的光催化性质,使得服 役寿命缩短。
技术实现思路
针对现有光触媒涂层技术的局限性,本专利技术提供了一种二氧化钛光触媒涂层的制 备方法,该方法所形成的涂层与基材结合牢固,具有很好的自清洁能力和光催化性能,使用 寿命长。 本专利技术技术方案如下: ,其特征是包括以下步骤: (1) 将Ti02纳米粉或偏钛酸加入水、乙醇和冰醋酸的混合液中,经研磨得到分散均匀的 半透明悬浮液; (2) 将上述半透明悬浮液涂敷在基材表面,然后干燥得纳米层; (3) 将涂敷纳米层后的基材在400-600°C下进行热处理,增加纳米层与基材的结合强 度,冷却后在基材的表面形成二氧化钛光触媒涂层。 上述步骤(1)中,二氧化钛纳米粉或者偏钛酸在水、乙醇和冰醋酸混合液中的浓度 为1?30克/升,优选为5-10克/升。浓度太低颗粒分布不均匀,造成部分表面不能完全 覆盖,所形成涂层容易厚薄不均匀;浓度太大颗粒分散性不好,热处理后Ti0 2颗粒变大,影 响光触媒效果,还会影响玻璃透光性,所形成涂层也不均匀。 本专利技术直接以纳米二氧化钛固体颗粒或者偏钛酸为原料制备涂层。将偏钛酸或者 Ti〇2纳米粉加入水、乙醇和冰醋酸中研磨成半透明状,研磨后偏钛酸或者二氧化钛粒度均 变的极小,在400nm以下。Ti02纳米粉颗粒小,极易团聚,直接涂在基材表面很难形成均勻 的涂层,经过水、乙醇和冰醋酸的分散作用,二氧化钛纳米粉可以均匀分散,在基材表面形 成均匀的涂层。偏钛酸在水、乙醇和冰醋酸的混合液中也分散均匀,但不会发生水解,在后 续的热处理过程中,偏钛酸会分解形成锐钛矿型二氧化钛。其中,水、乙醇和冰醋酸的混合 液的的体积比为1:1-3:0. 1-0. 5。 上述步骤(2)中,悬浮液可以采用现有技术中公开的任意一种方法涂敷到基材表 面,例如喷涂、旋涂、浸涂、印刷(喷墨、激光及3D打印)等。 上述步骤(2)中,在涂敷半透明悬浮液前,要将基材表面清洗干净。 本专利技术采用二氧化钛作为光触媒材料,所用的二氧化钛必须为锐钛矿型二氧化 钛。 本专利技术因为要对涂层进行热处理,以增加其与基材的结合牢度,因此,所选用的基 材应该是能够耐受400-600°C的热处理的基材,例如玻璃、陶瓷或者金属,优选为玻璃。 本专利技术将涂在基材表面的涂层进行热处理,除了使偏钛酸转变为二氧化钛外,还 能加速纳米颗粒在基材表面的扩散渗透作用,尤其是当基材为玻璃或者陶瓷时,因为玻璃 在400-600°C会出现软化的现象,因此表面涂层能更好的与基材表面结合,牢固度更高。一 般的,热处理时间为〇. 1-10小时。 为了保证涂层的透光性,使其能用于玻璃等透明基材上,所得二氧化钛光触媒涂 层的厚度一般选择在400纳米以下,优选为30-300纳米。根据所要得到的涂层的厚度,可 以控制步骤(2)中涂敷的纳米层的厚度。 本专利技术将锐钛矿型的Ti02纳米粉或偏钛酸加入乙醇、冰醋酸、水的溶液中研磨得 到均匀分散的半透明悬浮液,然后涂敷在基材表面,在空气条件下经400-600°C热处理得光 触媒涂层。该方法直接用Ti0 2纳米粉或偏钛酸为原料,不使用任何表面活性剂,经400 -600°C热处理后形成均匀涂层,涂层与基材结合牢固,自清洁能力强,亲水性好,光降解有机 污染物效果好,使用寿命长,与现有方法比工艺简单,成本低廉,便于工业化生产。 本专利技术所得涂层厚度在30-300nm之间,由于厚度小于可见光的最短波长400纳 米,不影响玻璃材料的透光性,因此可广泛用于窗玻璃、汽车玻璃等采光玻璃,也不影响陶 瓷产品的装饰效果,可广泛用于高档建筑及卫生陶瓷,特别是目前空气污染严重,PM2. 5猖 獗,该涂层极大的保证了基材表面的洁净度。 【具体实施方式】 下面通过实施例,进一步阐明本专利技术的突出特点和显著进步,下述实施例仅在于 说明本专利技术而决不限制本专利技术。 实施例1 (1)称取5克的Ti02纳米粉,加入1L含有水、乙醇、冰醋酸(水:乙醇:冰醋酸的体积比 为1/1/0. 1)的溶液中研磨,得到均匀不沉淀的半透明悬浮液。 (2)将上述悬浮液用喷涂的方法涂敷在表面经过清洗处理的玻璃的表面,形成纳 米层,在空气条件下干燥。 (3)将上述步骤(2)的基材在空气条件下400°C温度下热处理10h,然后冷却至室 温,在基质的表面形成光触媒涂层。所得涂层表面平整,厚度均匀,透明性好,厚度为300纳 米。 实施例2 (1)称取5克的偏钛酸,加入1L含有水、乙醇、冰醋酸(水:乙醇:冰醋酸的体积比为 1/2/0. 1)的溶液中研磨,得到均匀不沉淀的半透明悬浮液。 (2)将上述悬浮液用喷墨打印的方法涂敷在表面经过清洗处理的陶瓷釉面砖的表 面形成纳米层,在空气条件下干燥。 (3)将上述步骤(2)的基材在空气条件下550°C温度下热处理lh,冷却至室温后在 基质的表面形成光触媒Ti0 2涂层。所得涂层表面平整,厚度均匀,透明性好,厚度为100纳 米。 实施例3 (1)称取15克的Ti02纳米粉,加入0. 5L含有水、乙醇、冰醋酸(水:乙醇:冰醋酸的体 积比为1/1/0. 2)的溶液中研磨,得到均匀不沉淀的半透明悬浮液。 (2)将上述悬浮液用喷涂的方法涂敷在表面经过清洗处理的陶瓷卫生洁具的表面 形成纳米层,在空气条件下干燥。 (3)将上述步骤(2)的基材在空气条件下600°C温度下热处理lh,冷却至室温后在 基质的表面形成Ti02光触媒涂层。所得涂层表面平整,厚度均匀,透明性好,厚度为300纳 米。 实施例4 (1)称取10克的Ti02纳米粉,加入1L含有水、乙醇、冰醋酸(水:乙醇:冰醋酸的体积 比为1/3/0. 5)的溶液中研磨,得到均匀不沉淀的半透明悬浮液。 (2)将上述悬浮液用喷墨打印的方法涂敷在表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化钛光触媒涂层的制备方法,其特征是包括以下步骤:(1)将TiO2纳米粉或偏钛酸加入水、乙醇和冰醋酸的混合液中,经研磨得到分散均匀的半透明悬浮液;(2)将上述半透明悬浮液涂敷在基材表面,然后干燥得到纳米层;(3)将涂敷纳米层后的基材在400‑600℃下进行热处理,增加纳米层与基材的结合强度,冷却后在基材的表面形成二氧化钛光触媒涂层。

【技术特征摘要】
1. 一种二氧化钛光触媒涂层的制备方法,其特征是包括以下步骤: (1) 将Ti02纳米粉或偏钛酸加入水、乙醇和冰醋酸的混合液中,经研磨得到分散均匀的 半透明悬浮液; (2) 将上述半透明悬浮液涂敷在基材表面,然后干燥得到纳米层; (3) 将涂敷纳米层后的基材在400-600°C下进行热处理,增加纳米层与基材的结合强 度,冷却后在基材的表面形成二氧化钛光触媒涂层。2. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:步骤(1)中,Ti02纳米粉或偏钛酸在混 合液中的含量为1?30克/升,优选为5-10克/升。3. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:步骤(1)中,水、乙醇和冰醋酸的体积比 为 1:1-3:0. 1-0. 5。4. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:步...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨萍车全德王俊鹏贾长超
申请(专利权)人:济南大学
类型:发明
国别省市:山东;37

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