一种新型光触媒空气净化液及其制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型光触媒空气净化液及其制作方法，在二氧化钛中植入过渡金属离子，形成一含有掺杂过渡金属离子的二氧化钛光触媒，令该二氧化钛光触媒可被可见光催化，其特征在于：使用的二氧化钛光触媒溶液与含有电气石粉的金属氧化物混合粉末混合，制成发生负离子的二氧化钛光触媒复合溶液，添入含有电气石粉的金属氧化物混合粉末的量占二氧化钛光触媒复合溶液的11％-15％。本发明提供的光触媒对光谱感应区间比传统感应区间增大，可以接受更宽范围光谱的感应，因此在强光线或弱光线的作用下，都可以产生强烈催化降解功能，能有效地降解空气中有毒有害气体，能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。
【专利说明】一种新型光触媒空气净化液及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型光触媒空气净化液及其制作方法。
【背景技术】
[0002]光触媒是光+触媒(催化剂)[catalyst]的合成词。光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称，是当前国际上治理室内环境污染的最安全的材料之一。其为在光照环境下，介质材料产生正负电子荷，将空气分解为氢氧根离子，从而产生分解还原作用。其最具代表性材料为纳米级二氧化钛。
[0003]光触媒在光的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水(H2O)、二氧化碳(CO2)和其它无害物质，因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。
[0004]光触媒作为新材料应用，在中国已有九年历史，最早应用于2003年非典时期，中国唯一一例光触媒灭活sars病毒实验由中国科学院生物物理研究所完成，灭活率为100 %。同时，在对各种空气污染物的净化上，对甲醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物有明显的分解作用。
【发明内容】
[0005]本发明设计了一种新型光触媒空气净化液及其制作方法，其解决的技术问题是现有光触媒对光谱感应区间有限，无法接受更宽范围光谱的感应。
[0006]为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案:
[0007]一种新型光触媒空气净化液，在二氧化钛中植入过渡金属离子，形成一含有掺杂过渡金属离子的二氧化钛光触媒，令该二氧化钛光触媒可被可见光催化，其特征在于:使用的二氧化钛光触媒溶液与含有电气石粉的金属氧化物混合粉末混合，制成发生负离子的二氧化钛光触媒复合溶液，添入含有电气石粉的金属氧化物混合粉末的量占二氧化钛光触媒复合溶液的11% -15%。
[0008]进一步，二氧化钛光触媒溶液中还加入各相当于氢氧化钛质量的千分之二到万分之二的表面活性剂和增粘剂。
[0009]进一步，表面活性剂为梭酸盐、硫酸酷、磷酸盐或聚合乙二醇类或多价醇类表面活性剂。
[0010]进一步，所采用的增粘剂为梭甲基纤维素、乙基纤维素、蒙脱石、甲基纤维素或丙烯酸类增粘剂。
[0011]进一步，所述植入的过渡金属离子包括由铜、镍、钒、铁所构成群族中的至少一种；所述植入的过渡金属离子剂量为1015-1016dose/cm2 ;所述过渡金属离子植入的方式是利用金属电浆离子植入系统完成。[0012]一种新型光触媒空气净化液的制作方法，包括以下步骤:
[0013]步骤1、溶胶制备，采用溶胶凝胶法，将钛金属盐溶于水或醇类溶液中，加热搅拌进行水解及缩合反应形成凝胶；
[0014]步骤2、薄膜披覆，以旋转涂布法将二氧化钛在一基材上均匀涂布形成薄膜；
[0015]步骤3、干燥烧结，将涂布二氧化钛薄膜的基材置入高温炉中，加热干燥以去除溶剂与多余的有机物，并令该二氧化钛形成结晶；
[0016]步骤4、表面改质，以金属电浆离子植入系统，将过渡金属离子掺杂于二氧化钛的光触媒表面，降低能带间隙并延缓电子一电洞对的再结合率；
[0017]步骤5、通过上述步骤制造出可吸收可见光波长范围内的光源能量的二氧化钛光触媒；
[0018]步骤6、含有电气石粉的金属氧化物混合粉末的调制；
[0019]步骤7、使用的二氧化钛光触媒溶液与含有电气石粉的金属氧化物混合粉末混合，制成发生负离子的二氧化钛光触媒复合溶液，添入含有电气石粉的金属氧化物混合粉末的量占二氧化钛光触媒复合溶液的11% -15%。
[0020]进一步，步骤7中二氧化钛光触媒溶液中还加入各相当于氢氧化钛质量的千分之二到万分之二的表面活性剂和增粘剂。
[0021]进一步，所述的二氧化钛的光触媒能隙为2.2eV-2.4eV。
[0022]该新型光触媒空气净化液及其制作方法与传统的光触媒空气净化液及其制作方法相比，具有以下有益效果:
[0023](I)本发明提供的光触媒对光谱感应区间比传统感应区间增大，可以接受更宽范围光谱的感应，因此在强光线或弱光线的作用下，都可以产生强烈催化降解功能，能有效地降解空气中有毒有害气体，能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。
[0024](2)本发明提供的二氧化钛光触媒可通过溶胶制备、薄膜披覆、干燥烧结、表面改质等步骤构成的制造方法加以实现；该溶胶制备步骤是采用溶胶凝胶法制出二氧化钛凝胶；然后通过薄膜披覆步骤的旋转涂布机将其均匀涂布于玻璃基材上；干燥烧结步骤是将均匀涂布二氧化钛凝胶的玻璃基材置于高温炉中，加热以去除杂质，并控制温度令二氧化钛形成锐钛矿相结晶；最后再以表面改质步骤，利用金属电浆离子植入系统，将预定的过渡金属离子植入二氧化钛表面，据以达到表面改质的功效。
【具体实施方式】
[0025]下面结合实施例，对本发明做进一步说明:
[0026]一种新型光触媒空气净化液，在二氧化钛中植入过渡金属离子，形成一含有掺杂过渡金属离子的二氧化钛光触媒，令该二氧化钛光触媒可被可见光催化，其特征在于:使用的二氧化钛光触媒溶液与含有电气石粉的金属氧化物混合粉末混合，制成发生负离子的二氧化钛光触媒复合溶液，添入含有电气石粉的金属氧化物混合粉末的量占二氧化钛光触媒复合溶液的11% -15%。
[0027]二氧化钛光触媒溶液中还加入各相当于氢氧化钛质量的千分之二到万分之二的表面活性剂和增粘剂。[0028]表面活性剂为梭酸盐、硫酸酷、磷酸盐或聚合乙二醇类或多价醇类表面活性剂。
[0029]所采用的增粘剂为梭甲基纤维素、乙基纤维素、蒙脱石、甲基纤维素或丙烯酸类增粘剂。
[0030]植入的过渡金属离子包括由铜、镍、钒、铁所构成群族中的至少一种；所述植入的过渡金属离子剂量为1015-1016dose/cm2 ;所述过渡金属离子植入的方式是利用金属电衆尚子植入系统完成。
[0031]一种新型光触媒空气净化液的制作方法，包括以下步骤:
[0032]步骤1、溶胶制备，采用溶胶凝胶法，将钛金属盐溶于水或醇类溶液中，加热搅拌进行水解及缩合反应形成凝胶；
[0033]步骤2、薄膜披覆，以旋转涂布法将二氧化钛在一基材上均匀涂布形成薄膜；
[0034]步骤3、干燥烧结，将涂布二氧化钛薄膜的基材置入高温炉中，加热干燥以去除溶剂与多余的有机物，并令该二氧化钛形成结晶；
[0035]步骤4、表面改质，以金属电浆离子植入系统，将过渡金属离子掺杂于二氧化钛的光触媒表面，降低能带间隙并延缓电子一电洞对的再结合率；
[0036]步骤5、通过上述步骤制造出可吸收可见光波长范围内的光源能量的二氧化钛光触媒；
[0037]步骤6、含有电气石粉的金属氧化物混合粉末的调制；
[0038]步骤7、使用的二氧化钛光触媒溶液与含有电气石粉的金属氧化物混合粉末混合，制成发生负离子的二氧化钛光触媒复合溶液，添入含有电气石粉的金属氧化物混合粉末的量占二氧化钛光触媒复合溶液的11% -15%。
[0039]该新型光触媒空气净化液及其制作方法与传统的光触媒空气净化液及其制作方法相比，具有以下有益效果:
[0040](I)本发明提供的光触媒对光谱感应区间比传统感应区间增大，可以接受更宽范围光谱的感应，因此在强光线或弱光线的作用下，都可以产生强烈催化降解功能，能有效地降解空气中有毒有害气体，能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。
[0041](2)本发明提供的二氧化钛光触媒可通过溶胶制备、薄膜披覆、干燥烧结、表面改质等步骤构成的制造方法加以实现；该溶胶制备步骤是采用溶胶凝胶法制出二氧化钛凝胶；然后通过薄膜披覆步骤的旋转涂布机将其均匀涂布于玻璃基材上；干燥烧结步骤是将均匀涂布二氧化钛凝胶的玻璃基材置于高温炉中，加热以去除杂质，并控制温度令二氧化钛形成锐钛矿相结晶；最后再以表面改质步骤，利用金属电浆离子植入系统，将预定的过渡金属离子植入二氧化钛表面，据以达到表面改质的功效。
[0042]上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种新型光触媒空气净化液，在二氧化钛中植入过渡金属离子，形成一含有掺杂过渡金属离子的二氧化钛光触媒，令该二氧化钛光触媒可被可见光催化，其特征在于:使用的二氧化钛光触媒溶液与含有电气石粉的金属氧化物混合粉末混合，制成发生负离子的二氧化钛光触媒复合溶液，添入含有电气石粉的金属氧化物混合粉末的量占二氧化钛光触媒复合溶液的11% -15%。
2.根据权利要求1所述新型光触媒空气净化液，其特征在于:二氧化钛光触媒溶液中还加入各相当于氢氧化钛质量的千分之二到万分之二的表面活性剂和增粘剂。
3.根据权利要求2所述新型光触媒空气净化液，其特征在于:表面活性剂为梭酸盐、硫酸酷、磷酸盐或聚合乙二醇类或多价醇类表面活性剂。
4.根据权利要求2所述新型光触媒空气净化液，其特征在于:所采用的增粘剂为梭甲基纤维素、乙基纤维素、蒙脱石、甲基纤维素或丙烯酸类增粘剂。
5.根据权利要求1所述新型光触媒空气净化液，其特征在于:所述植入的过渡金属离子包括由铜、镍、钒、铁所构成群族中的至少一种；所述植入的过渡金属离子剂量为1015-1016dOSe/cm2;所述过渡金属离子植入的方式是利用金属电浆离子植入系统完成。
6.一种新型光触媒空气净化液的制作方法，包括以下步骤: 步骤1、溶胶制备，采用溶胶凝胶法，将钛金属盐溶于水或醇类溶液中，加热搅拌进行水解及缩合反应形成凝胶； 步骤2、薄膜披覆，以旋转涂布法将二氧化钛在一基材上均匀涂布形成薄膜； 步骤3、干燥烧结，将涂布二氧化钛薄膜的基材置入高温炉中，加热干燥以去除溶剂与多余的有机物，并令该二氧化钛形成结晶； 步骤4、表面改质，以金属电浆离子植入系统，将过渡金属离子掺杂于二氧化钛的光触媒表面，降低能带间隙并延缓电子一电洞对的再结合率； 步骤5、通过上述步骤制造出可吸收可见光波长范围内的光源能量的二氧化钛光触媒； 步骤6、含有电气石粉的金属氧化物混合粉末的调制； 步骤7、使用的二氧化钛光触媒溶液与含有电气石粉的金属氧化物混合粉末混合，制成发生负离子的二氧化钛光触媒复合溶液，添入含有电气石粉的金属氧化物混合粉末的量占二氧化钛光触媒复合溶液的11% _15%。
7.根据权利要求6所述新型光触媒空气净化液的制作方法，其特征在于:步骤7中二氧化钛光触媒溶液中还加入各相当于氢氧化钛质量的千分之二到万分之二的表面活性剂和增粘剂。
8.根据权利要求6所述新型光触媒空气净化液的制作方法，其特征在于:所述的二氧化钛的光触媒能隙为2.2eV-2.4eV。
【文档编号】A01N59/16GK103785372SQ201210426113
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年10月31日 优先权日:2012年10月31日
【发明者】关玉芳 申请人:关玉芳