一种二氧化钛-贝壳粉复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种二氧化钛‑贝壳粉复合材料及其制备方法，包括TiO

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化钛-贝壳粉复合材料及其制备方法与应用
本专利技术属于化工材料
，涉及一种用于涂料的复合材料及其制备方法，具体地说，涉及一种二氧化钛-贝壳粉复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
由于现代人每天80％-90％的时间是在室内度过，因而室内空气污染对人体危害较大。为了降低装修导致的室内空气污染，我国自2001年起对各种装饰装修的有害物质含量进行了严格的限值。经过十几年的发展，人们生活的室内空气质量有了很大的改善，但由于各种材料中污染物的累积作用以及个别材料的选择不当，仍然有很多的家庭饱受室内空气污染的困扰。近几年来，对于室内空气净化的研究非常活跃。目前，室内空气净化类产品很多，如活性炭、空气净化器、各种空气治理剂、功能性壁纸、硅藻泥等。在众多的空气净化产品中，内墙涂料作为目前应用最为广泛的内墙装修产品，具有成本低、室内涂布面积大、无二次污染的优点，因而在净化空气方面具有较大的潜力，也受到广大消费者的普遍青睐。自1972年日本科学家Fujishima等发现TiO2可在紫外光作用下将水分解为氢气和氧气以来，经过几十年的发展，以纳米TiO2为代表的半导体光催化材料及其光催化技术取得了丰硕的研究成果。TiO2是一种重要的无机化工原料，具有无毒无害、着色力强、遮盖力高、耐候性好等诸多优良特性，在涂料工业的各个领域得到了广泛的应用，尤其在有机污染物降解、污水处理、空气净化等方向得到了长足的发展。TiO2作为环境友好性材料，随着人们环境意识的增强，将TiO2的颜料性能与光催化特性集于一身的TiO2光催化涂料也越来越受到业界的重视。但是纳米TiO2在涂料中的应用面临以下几个重要问题：(1)普通的纳米TiO2只是在紫外光下具有优异的光催化性能，在可见光下则无明显作用，而普通室内环境中的紫外光强度极其微弱，因此需要对纳米TiO2进行改性处理。(2)在TiO2纳米材料向涂料添加过程中，不可避免地存在纳米离子的团聚和包覆现象，从而导致光触媒的光催化作用失效。(3)TiO2在降解低浓度的有机物时，由于其对有机物的吸附能力较差，使得光催化反应过程中与有机物分子的碰撞几率减少，导致光催化降解效率不高。
技术实现思路
为此，本专利技术正是要解决上述技术问题，从而提出一种可提高TiO2对可见光的吸收、光催化性能优异的二氧化钛-贝壳粉复合材料及其制备方法与应用。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：本专利技术一方面提供一种二氧化钛-贝壳粉复合材料，其包括TiO2和贝壳粉，所述TiO2和贝壳粉的质量比为1：0.5-2。进一步地，所述复合材料还包括金属离子，所述金属离子为Fe3+或Cu2+，所述复合材料中，所述Fe3+或Cu2+的摩尔浓度为0.1-0.5％。本专利技术另一方面提供一种制备所述的复合材料的方法，其包括如下步骤：S1、将钛酸丁酯与溶剂混合均匀，按照TiO2和贝壳粉的质量比1：0.5-2加入贝壳粉，搅拌均匀得到预混物；S2、向所述预混物中加入高分子模板剂，搅拌均匀后得到纺丝液；S3、对所述纺丝液进行静电纺丝操作，得到纺丝材料；S4、煅烧所述纺丝材料，得到二氧化钛-贝壳粉复合材料。进一步地，所述步骤S1中还包括按照摩尔浓度0.1-0.5％，向所述钛酸丁酯与溶剂的混合物中加入硝酸铁或者硝酸铜的步骤。进一步地，所述步骤S3中，静电纺丝过程中的加工参数为：电压10KV，纺丝喷头与收集器间距18-20cm，环境温度20-24℃，相对湿度30-40％。进一步地，所述步骤S4中，所述煅烧过程为：将所述纺丝材料置于高温程序控温箱式炉中，以1℃·min-1的速率升温至500℃，保温3h，即得二氧化钛-贝壳粉复合材料。进一步地，所述溶剂为乙醇，所述高分子模板剂为聚乙烯吡咯烷酮。进一步地，所述步骤S1中，加入贝壳粉后，搅拌20min，并超声分散30min，得到预混液。进一步地，所述步骤S2中，加入高分子模板剂后搅拌12h，得到纺丝液。本专利技术还提供一种所述的复合材料在涂料中的应用。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：(1)本专利技术所述的二氧化钛-贝壳粉复合材料，包括TiO2和贝壳粉，所述TiO2和贝壳粉的质量比为1：0.5-2，所述复合材料光催化性能优异，贝壳粉作为二氧化钛的载体，起到了抑制纳米TiO2团聚的作用，且与TiO2光催化纳米材料复合后双管齐下，既能吸附又能分解污染物。同时也为废弃贝壳资源的开发和利用提供新途径，兼具显著的社会、经济和环境效益。(2)本专利技术所述的二氧化钛-贝壳粉复合材料，还包括金属离子，所述金属离子为Fe3+或Cu2+，掺杂了金属离子的复合材料进一步提高了复合材料的光催化性能，该复合材料对内墙涂料进行改性，得到集物理吸附甲醛、光催化分解甲醛、抗菌等多功能于一体，且价格低廉的新型金属离子掺杂TiO2/贝壳粉复合涂料。(3)本专利技术所述的制备方法，采用了静电纺丝技术，该技术是利用高压电场使纺丝溶液表面带有电荷，在电场的诱导下，使纺丝溶液从喷嘴处喷出，随后伸展形成纳米纤维。静电纺丝技术的设备操作简单，且价格低廉，易于实现工业化生产是制备无机物/高分子复合纳米材料以及纯无机物纳米材料的理想方法。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1是本专利技术实施例1所述的复合材料的XRD图；图2是本专利技术实施例1所述的复合材料的红外光谱；图3是本专利技术实施例1所述的复合材料的光催化下的吸收曲线；图4是本专利技术实施例1所述的复合材料对罗丹明B降解率对比图；图5是本专利技术实施例2所述的TiO2:x％Fe3+/贝壳粉复合材料的XRD图；图6是本专利技术实施例2所述的TiO2:x％Cu2+/贝壳粉复合材料的XRD图；图7是本专利技术实施例2所述的TiO2:x％Fe3+/贝壳粉复合材料的红外光谱图；图8是本专利技术实施例2所述的TiO2:x％Cu2+/贝壳粉复合材料的红外光谱图；图9是本专利技术实施例2所述的TiO2:x％Fe3+/贝壳粉复合材料光催化下的吸收曲线；图10是本专利技术实施例2所述的TiO2:x％Fe3+/贝壳粉复合材料对罗丹明B降解率对比图；图11是本专利技术实施例2所述的TiO2:x％Cu2+/贝壳粉复合材料光催化下的吸收曲线；图12是本专利技术实施例2所述的TiO2:x％Cu2+/贝壳粉复合材料对罗丹明B降解率对比图。具体实施方式实施例1本实施例提供一种二氧化钛-贝壳粉复合材料，其包括TiO2和贝壳粉，所述TiO2和贝壳粉的质量比为1：0.5-2。本实施例所述的复合材料通过如下方法制备：S1、称取适量钛酸丁酯溶解于乙醇溶剂中，置于磁力搅拌器上搅拌至澄清透明，按照质量比(本实施例中，TiO2与贝壳粉的质量比分别为：1:0.5，1:1和1:2)加入贝壳粉，搅拌20min后，超声分散30min本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化钛-贝壳粉复合材料，其特征在于，包括TiO

【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛-贝壳粉复合材料，其特征在于，包括TiO2和贝壳粉，所述TiO2和贝壳粉的质量比为1：0.5-2。


2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料还包括金属离子，所述金属离子为Fe3+或Cu2+，所述复合材料中，所述Fe3+或Cu2+的摩尔浓度为0.1-0.5％。


3.一种制备如权利要求1或2所述的复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将钛酸丁酯与溶剂混合均匀，按照TiO2和贝壳粉的质量比1：0.5-2加入贝壳粉，搅拌均匀得到预混物；
S2、向所述预混物中加入高分子模板剂，搅拌均匀后得到纺丝液；
S3、对所述纺丝液进行静电纺丝操作，得到纺丝材料；
S4、煅烧所述纺丝材料，得到二氧化钛-贝壳粉复合材料。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括按照摩尔浓度0.1-0.5％，向所述钛酸丁酯与溶剂的混合物中加入硝酸铁或者硝酸铜的步骤。

【专利技术属性】
技术研发人员：毕菲，王立艳，盖广清，陈欣，董相廷，赵丽，肖姗姗，
申请(专利权)人：吉林建筑大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22