一种降解空气中有机物的高比表面光催化涂层材料及制备方法，以总重量份数为100份计，该涂层材料由以下重量份数的物质组成：纳米二氧化钛1-5份、掺氮二氧化钛1-5份、含二氧化硅20%重量的硅溶胶40-60份、钛酸四乙酯3-6份、正硅酸乙酯20-45份和甲基三乙氧基硅烷5份；按重量份称取纳米二氧化钛、掺氮二氧化钛、硅溶胶、钛酸四乙酯、正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷；将纳米二氧化钛、掺氮二氧化钛、含二氧硅溶胶、正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷混合均匀，制成预混合液；使用时将钛酸四乙酯加入上述预混合液，立即涂敷在建筑物向阳面墙体或屋顶，自然干燥；该光催化涂层材料比表面积大、降解挥发性有机物效果好、耐候性强。
High specific surface photocatalytic coating material for degrading organic matter in air and preparation method thereof
A high gloss surface catalytic coating material of organic matter degradation in air and a preparation method thereof, with a total weight of 100 meter, the coating material is composed of the following parts by weight: 1-5 material composition of nano titanium dioxide, nitrogen doped titanium dioxide 1-5, silica containing 20% by weight of silica sol 40-60, titanate four ethyl 3-6, ethyl orthosilicate 20-45 and methyl triethoxysilane 5 by weight; weigh the nanometer titanium dioxide, nitrogen doped titanium dioxide, silica sol, titanate four acetate, tetraethylorthosilicate and methyltriethoxysilane; nanometer TiO2, nitrogen doped titanium dioxide, containing two oxygen silicon sol and TEOS and methyl triethoxysilane mixed into pre mixed liquid; when using four adding the pre mixed ethyl titanate solution, immediately coating wall or roof surface in building Xiangyang, natural drying The photocatalytic coating material has the advantages of large specific surface area, good effect of degradation of volatile organic matter and strong weatherability.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于环境空气中有机物降解的高比表面积光催化涂层材料，属于光催化涂层材料
技术介绍
随着中国社会的快速发展，城市新建建筑装修、交通运输、化工医药产业园区建设等规模急速扩张，环境空气中的挥发性有机物含量快速升高，因此带来的异味污染、光化学烟雾以及次生的细颗粒物PM2.5等环境问题日益突出。挥发性有机物进入环境空气后，其降解消除过程主要依靠自然光线照射降解，部分区域局部挥发性有机物的集中排放超过了局部环境自然降解的速度，其环境空气质量的改善只能依靠空气流动产生的扩散和降解完成，因此城市或工业园区的许多区域，挥发性有机物排放产生的环境问题较为突出。利用自然太阳光催化技术，降解环境空气中的挥发性有机物是一种适宜大规模使用，成本低廉的方法，特别是自然太阳光的光强远大于人工光源，即便是相对分布较少的紫外部分。已有的专利技术也特别注意到了该方法的实用和便利性，如中国专利文献CN03117023.4公开的《一种超自洁外墙建筑有机涂料及其制备方法》、CN99121551.6公开的《光催化剂复合物及其制备方法》以及CN99126362.6公开的《活性氧化物包覆的多孔粉体材料及其制备方法和用途》等，分别提出了适用于墙体涂料配方、光催化剂过渡金属、贵金属、稀土等改性的合成方法。以上技术限于涂料组成的基本要求，其配方均使用了有机单体聚合后的高聚物作为涂料的连续成膜材料，其结果是涂层仅有极少的二氧化钛光催化剂暴露于太阳光的辐射之下，产生目标希望的光催化反应。CNOl115625.2公开的《用于有机物光催化分解的二氧化钛纳米涂料及其制备方法》、CN01115626.0公开的《用于形成光催化透明亲水涂层的二氧化钛纳米涂料及其制备方法》、CN200410012965公开的《无需高温烧结处理的光催化剂的制备及其应用》以及CN01129809X公开的《二氧化钛/硅/钥三元复合纳米光催化剂及其制备方法》等注意到了这种有机聚合物的覆盖作用，提出了将二氧化钛纳米粒子直接与有机硅粘结剂结合，形成光催化剂涂层的方法，其缺点是涂层缺少发达的微孔结构，比表面较小，涂层中二氧化钛光催化剂自身相互遮盖后，只有表面二氧化钛光催化剂起到相应的有机物降解作用。CN200510011793公开的《氮掺杂纳米二氧化钛改性光催化涂料及其制备方法》、CN02810799.3公开的《具有光催化活性和吸附性能的光催化涂料及其制备方法》以及CN02810799.3公开的《具有光催化活性和吸附性能的光催化涂料及其制备方法》等专利技术注意到了光催化剂的氮掺杂改性和其它改性方法，但仍然使用的有机成膜剂也同样有前述的光催化剂覆盖和隔离作用，降低了涂层的光催化性能。
技术实现思路
本专利技术针对现有用于环境空气中有机物降解的光催化涂料存在的不足，提供一种比表面积大、降解挥发性有机物效果好、耐候性强的降解空气中有机物的高比表面光催化涂层材料，同时提供一种该涂层材料的制备方法。本专利技术的降解空气中有机物的高比表面光催化涂层材料，以总重量份数为100份计，由以下重量份数的物质组成:纳米二氧化钛1-5份、掺氮二氧化钛1-5份、含二氧化硅20%重量的硅溶胶40_60份、钛酸四乙酯3-6份、正硅酸乙酯20-45份和甲基三乙氧基硅烷5份。上述光催化涂层材料的制备方法，包括以下步骤:(I)在450°C _650°C将前驱物二氧化钛(优选P25)在氮气和氨混合气氛中氮化2小时，得到掺氮二氧化钛，其中氮气和氨以体积比9:1 ;(2)称取重量份纳米二氧化钛1-5份、掺氮二氧化钛1-5份、含二氧化硅20%重量的硅溶胶40-60份、钛酸四乙酯3-6份、正硅酸乙酯20-45份和甲基三乙氧基硅烷5份，总份数为100份；(3)将纳米二氧化钛、掺氮二氧化钛、硅溶胶、正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷混合均勻，制成预混合液；(4)将钛酸四乙酯加入上述预混合液，混合均匀后制成涂层材料立即使用，涂敷在建筑物向阳面墙体或屋顶，自然干燥。本专利技术具有以下有益效果:1.使用纳米二氧化钛和氮掺杂纳米二氧化钛混合物为光催化剂，提高了自然太阳光中可见光的利用率；2.使用最终成膜的硅胶为光催化剂的高比表面积支撑材料，其比表面积大于200m2.g'使得纳米二氧化钛光催化在二氧化硅形成的微孔网状材料上形成立体分布的空间分散状态，自然光线穿透二氧化硅微孔材料时，在光催化剂二氧化钛纳米颗粒上形成吸收和散射，提高了光子利用效率；3.添加了钛酸乙酯，并和正硅酸乙酯为交联剂，涂覆施工后，钛酸乙酯和正硅酸乙酯水解为二氧化钛和二氧化硅，提高了光催化剂颗粒与二氧化硅载体的粘结性能；4.添加了少量甲基、二甲基有机硅材料，抑制了微孔中水蒸气的凝结及其对载体材料的破坏作用，提高了涂层耐候性；5.涂覆完成后形成无机材料组成的透明光催化涂层，在自然光照条件下，加速降解环境空气中的挥发性有机物，适用于城市或化工园区建筑物的向阳墙体的水泥、瓷砖、玻璃等表面的墙体涂覆。具体实施例方式各施实例中掺氮二氧化钛的制备都是一样的，是将前驱物二氧化钛(优选P25)在4501:-6501:下于氮气和氨混合气氛中氮化2小时得到，其中氮气和氨以体积比9:1。各施实例的硅溶胶中均含20%重量的二氧化硅。实施例1称取重量份纳米二氧化钛(优选P25) 5份、掺氮二氧化钛5份、娃溶胶42份、钛酸四乙酯6份、正硅酸乙酯37份和甲基三乙氧基硅烷5份。先将纳米二氧化钛、掺氮二氧化钛、硅溶胶、正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷混合均匀，制成预混合液，再将钛酸四乙酯加入预混合液，混合均匀后制成涂层材料，立即涂敷在建筑物向阳面墙体或屋顶，自然干燥。实施例2称取重量份纳米二氧化钛I份、掺氮二氧化钛I份、硅溶胶60份、钛酸四乙酯3份、正硅酸乙酯30份和甲基三乙氧基硅烷5份。先将纳米二氧化钛、掺氮二氧化钛、硅溶胶、正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷混合均匀，制成预混合液，再将钛酸四乙酯加入预混合液，混合均匀后制成涂层材料，立即涂敷在建筑物向阳面墙体或屋顶，自然干燥。实施例3称取重量份纳米二氧化钛4份、掺氮二氧化钛4份、硅溶胶55份、钛酸四乙酯5份、正硅酸乙酯27份和甲基三乙氧基硅烷5份。先将纳米二氧化钛、掺氮二氧化钛、硅溶胶、正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷混合均匀，制成预混合液，再将钛酸四乙酯加入预混合液，混合均匀后制成涂层材料，立即涂敷在建筑物向阳面墙体或屋顶，自然干燥。实施例4称取重量份纳米二氧化钛3份、掺氮二氧化钛3份、硅溶50份、钛酸四乙酯4份、正硅酸乙酯35份和甲基三乙氧基硅烷5份。先将纳米二氧化钛、掺氮二氧化钛、硅溶胶、正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷混合均匀，制成预混合液，再将钛酸四乙酯加入预混合液，混合均匀后制成涂层材料，立即涂敷在建筑物向阳面墙体或屋顶，自然干燥。实施例5称取重量份纳米二氧化钛5份、掺氮二氧化钛5份、硅溶59份、钛酸四乙酯6份、正硅酸乙酯20份和甲基三乙氧基硅烷5份。先将纳米二氧化钛、掺氮二氧化钛、硅溶胶、正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷混合均匀，制成预混合液，再将钛酸四乙酯加入预混合液，混合均匀后制成涂层材料，立即涂敷在建筑物向阳面墙体或屋顶，自然干燥。实施例6称取重量份纳米二氧化钛2份、掺氮二氧化钛2份、硅溶40份、钛酸四乙酯6份、正硅酸乙酯45份和甲基三乙氧基硅烷5份。先将纳米二氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种降解空气中有机物的高比表面光催化涂层材料，其特征是：以总重量份数为100份计，由以下重量份数的物质组成：纳米二氧化钛1?5份、掺氮二氧化钛1?5份、含二氧化硅20%重量的硅溶胶40?60份、钛酸四乙酯3?6份、正硅酸乙酯20?45份和甲基三乙氧基硅烷5份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：苏晓文，刘思明，张林，吕刚林，孟凡军，张志轩，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。