一种自清洁玻璃的制备方法及制备装置的制作方法

文档序号:1837858
专利名称:一种自清洁玻璃的制备方法及制备装置的制作方法
技术领域
本发明属于纳米功能材料加工领域,提供了一种在线生产纳米自清洁玻璃的方法。
背景技术
自20世纪70年代初,日本的Fujishima发现TiO2具有光催化性能以来,有关二氧化钛等半导体光催化技术的研究成为国内外纳米材料科学与技术领域的热点问题。纳米自清洁玻璃是在普通玻璃表面镀一层纳米级TiO2薄膜,该镀膜不可剥落、也不能被玻璃清洁剂破坏掉。它通过吸收阳光的能量产生清洁功能。纳米自清洁玻璃有三种功能第一,能分解、清除掉尘土和其它有机污;第二,能有效降解空气中NO、SO2等有害气体,从而起到净化空气、保障健康的功效;第三,能有效降解空气中微量有毒有机物、细菌、病毒。自清洁玻璃可以制作高层建筑的墙外玻璃、汽车挡风玻璃、汽车反光镜玻璃、玻璃幕墙、灯罩广告、橱窗及家用橱窗玻璃等等。还可以用在陶瓷、搪瓷、办公用品、家具、玩具和医用物品上,是一种真正意义上的生态环保材料。
目前,纳米TiO2薄膜的主要制备方法有溶胶-凝胶法、电沉积法、化学气相沉积法、物理气相沉积法、自组装制膜,以及喷雾热分解等方法。以溶胶-凝胶工艺为基础的薄膜制备方法又是目前实验室和离线制作方法中采用普遍的方法,这种制备二氧化钛薄膜方法优点是TiO2容易大面积成膜被固定在复杂形状的基体上,采用溶胶-凝胶法在普通玻璃表面制备TiO2薄膜已有文献报导,并出现了一些采用这一原理制备各种功能膜材料的技术专利。但是,溶胶-凝胶法不适合我国大部分玻璃厂家采用的浮法玻璃生产线,于是,人们探索在线生产自清洁玻璃的方式。
在申请号为CN200410060185.1、名称为“一种在线制作自清洁玻璃的的方法及其专用设备”的专利技术中介绍了用超声方式将雾化后的药剂喷雾在玻璃上的方法,该方法制备的自清洁玻璃的光催化性能不是很高。

发明内容
本发明的目的是提供一种能在浮法玻璃生产线的玻璃上大面积沉积纳米TiO2薄膜的制作方法及其设备。
本发明是一种自清洁玻璃的制备方法及制备装置,其方法为将TiCl4汽化后通入玻璃退火窑炉内所生产玻璃的上方,经热分解在玻璃的上方沉积TiO2薄膜,用TiCl4和O2作为气体先驱体,将含N的气体加入,经热分解在玻璃上沉积TiO2薄膜。
以上所述制备方法,给TiCl4溶液中通入N2载气,TiCl4由N2载气鼓泡带出,与O2并联通入玻璃退火窑炉内所玻璃的上方,经热分解在玻璃上沉积TiO2薄膜。
以上所述制备方法,给TiCl4溶液中通入浓度为N2载气,TiCl4由N2载气鼓泡带出,与N2、N2O气体与O2并联通入玻璃退火窑炉内玻璃的上方,经热分解在玻璃上沉积TiO2薄膜。
以上所述制备方法,N2载气的流量为2.5×10-3~3.0×10-3m3/s,O2的流量为0.6×10-3~1.0×10-3m3/s。。
以上所述制备方法,N2O气体的流量为1.0×10-3~1.5×10-3m3/s,O2的流量为0.6×10-3~1.0×10-3m3/s,N2载气的流量为2.5×10-3~3.0×10-3m3/s。
实施上述方法的制备装置,喷头(12)位于玻璃退火窑炉内由传送带(10)传送的玻璃(11)的上方,液态的TiCl4(8)放置在有夹层的密闭容器(9)中,用于通入O2的管道(3)通过三通阀(7)一端与喷头(12)联通,用于通入N2载气的管道(4)的另一端通入放置密闭容器(9)中液态的TiCl4(8)中,用于通入N2的管道(1)与用于通入O2的管道(3)的上端并联在一起,通过三通阀(7)一端与喷头(12)联通,另一端通入密闭容器(9)中。
以上所述的制备装置,用于通入N2载气的管道(4)的另一端通入放置密闭容器(9)中液态的TiCl4(8)中,用于通入N2的管道(1)与用于通入N2O气的管道(2)、用于通入O2的管道(3)的上端并联在一起,通过三通阀(7)一端与喷头(12)联通,另一端通入密闭容器(9)中,用于通入N2载气的管道(4)的另一端通入放置密闭容器(9)中液态的TiCl4(8)中。
本发明的有益之处在于将掺氮和未掺氮的二氧化钛薄膜在400瓦卤灯照射下降解甲基橙的实验比较,在接近太阳光谱的卤灯照射下,掺氮产品的光催化效率要比未掺杂产品高。本发明在浮法玻璃生产的过程中,能在线大面积沉积纳米TiO2薄膜在生产线的玻璃上,生产出的玻璃具有自清洁功能。该装置也可用于二氧化钛/二氧化硅复合膜及其它功能玻璃的在线制作。


图1为在线生产掺氮纳米TiO2自清洁玻璃的装置的结构的示意图。图2为所生产玻璃的SEM图。图3为掺氮和未掺氮二氧化钛薄膜在400瓦卤灯照射下降解甲基橙的实验图,虚线为掺氮的曲线,实线为未掺氮的曲线。
具体实施例方式
本发明是一种自清洁玻璃的制备方法及制备装置,其方法为将TiCl4汽化后通入玻璃退火窑炉内所生产玻璃的上方,经热分解在玻璃的上方沉积TiO2薄膜,用TiCl4和O2作为气体先驱体,将含N的气体加入,经热分解在玻璃上沉积TiO2薄膜。
方法实施例1直接在液态TiCl4中通入N2载气,N2载气的流量为2.5×10-3~3.0×10-3m3/s,TiCl4由N2载气鼓泡带出,与O2并联通入玻璃退火窑炉内所玻璃的上方,经热分解在玻璃上沉积TiO2薄膜,制备出薄膜的厚度为200~1000nm,TiO2粒径为20~260nm。N2的流量为1.6×10-3~3.0×10-3m3/s,O2的流量为0.6×10-3~1.0×10-3m3/s。
方法实施例2直接在液态的TiCl4中通入N2载气,TiCl4由N2载气鼓泡带出,与N2、N2O气体与O2并联通入玻璃退火窑炉内玻璃的上方,经热分解在玻璃上沉积TiO2薄膜。其中N2的流量为1.6×10-3~3.0×10-3m3/s,N2O气体的流量为1.0×10-3~1.5×10-3m3/s,O2的流量为0.6×10-3~1.0×10-3m3/s。
以上两个实施例均可实现在线生产掺氮纳米TiO2自清洁玻璃,三个实施例均用TiCl4和O2作为气体先驱体,TiCl4和O2在200℃以上就可以反应生成TiO2,该体系的反应方程式为将TiCl4汽化后和O2通入反应室中,反应室在玻璃退火窑炉内所生产玻璃的上方,经热分解在玻璃的上方沉积TiO2薄膜,薄膜的厚度在200~1000nm,图2为所生产玻璃的SEM图,TiO2薄膜划痕内TiO2粒径在20~260nm之间。
本发明既可以制备普通的TiO2薄膜,也可以制备N掺杂TiO2薄膜,N掺杂用的气体是N2O,N掺杂TiO2薄膜的自清洁功能要比普通的TiO2薄膜的好。
如图3所示,为掺氮和未掺氮的二氧化钛薄膜在400瓦卤灯照射下降解甲基橙的实验图,在接近太阳光谱的卤灯照射下,掺氮产品的光催化效率要比未掺杂产品高。
实施以上所述方法的制备装置,喷头(12)位于玻璃退火窑炉内由传送带(10)传送的玻璃(11)的上方,液态的TiCl4(8)放置在有夹层的密闭容器(9)中。由于TiCl4容易在常温下汽化,用恒温加热器将密闭容器(9)夹层中的水加热到36℃,并维持水温在36℃。
装置实施例1如图1所示,喷头(12)位于玻璃退火窑炉内由传送带(10)传送的玻璃(11)的上方,液态的TiCl4(8)放置在有夹层的密闭容器(9)中,用于通入O2的管道(3)通过三通阀(7)一端与喷头(12)联通,另一端通入密闭容器(9)中,用于通入N2的管道(1)与用于通入O2的管道(3)的上端并联在一起,通过三通阀(7)一端与喷头(12)联通,另一端通入密闭容器(9)中,用于通入N2载气的管道(4)的另一端通入放置密闭容器(9)中液态的TiCl4(8)中。
装置实施例2喷头(12)位于玻璃退火窑炉内由传送带(10)传送的玻璃(11)的上方,液态的TiCl4(8)放置在有夹层的密闭容器(9)中,用于通入O2的管道(3)通过三通阀(7)一端与喷头(12)联通,另一端通入密闭容器(9)中,用于通入O2的管道(3)通过三通阀(7)一端与喷头(12)联通,另一端通入密闭容器(9)中,用于通入N2的管道(1)与用于通入N2O气体的管道(2)、用于通入O2的管道(3)的上端并联在一起,通过三通阀(7)一端与喷头(12)联通,另一端通入密闭容器(9)中。
以上装置均采用通风装置将尾气Cl2等气体经由排尾气口(14)排出玻璃退火窑(13)。阀门(6)用于控制N2载气的流量。质量流量计(5)分别用于测量管道(1、2、3)的气体流量。
权利要求
1.一种自清洁玻璃的制备方法,将TiCl4汽化后通入玻璃退火窑炉内所生产玻璃的上方,经热分解在玻璃的上方沉积TiO2薄膜,其特征在于用TiCl4和O2作为气体先驱体,将含N的气体加入,经热分解在玻璃上沉积TiO2薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种自清洁玻璃的制备方法,其特征在于给TiCl4溶液中通入N2载气,TiCl4由N2载气鼓泡带出,与O2并联通入玻璃退火窑炉内所玻璃的上方,经热分解在玻璃上沉积TiO2薄膜。
3.根据权利要求1所述的一种自清洁玻璃的制备方法,其特征在于给TiCl4溶液中通入N2载气,TiCl4由N2载气鼓泡带出,与N2、N2O气体与O2并联通入玻璃退火窑炉内玻璃的上方,经热分解在玻璃上沉积TiO2薄膜。
4.根据权利要求1、2所述的一种自清洁玻璃的制备方法,其特征在于N2载气的流量为2.5×10-3~3.0×10-3m3/s,O2的流量为0.6×10-3~1.0×10-3m3/s。。
5.根据权利要求1、3所述的一种自清洁玻璃的制备方法,其特征在于N2O气体的流量为1.0×10-3~1.5×10-3m3/s,O2的流量为0.6×10-3~1.0×10-3m3/s,N2载气的流量为2.5×10-3~3.0×10-3m3/s。
6.一种自清洁玻璃的制备装置,喷头(12)位于玻璃退火窑炉内由传送带(10)传送的玻璃(11)的上方,液态的TiCl4(8)放置在有夹层的密闭容器(9)中,用于通入O2的管道(3)通过三通阀(7)一端与喷头(12)联通,其特征在于用于通入N2载气的管道(4)的另一端通入放置密闭容器(9)中液态的TiCl4(8)中,用于通入N2的管道(1)与用于通入O2的管道(3)的上端并联在一起,通过三通阀(7)一端与喷头(12)联通,另一端通入密闭容器(9)中。
7.根据权利要求6所述的一种自清洁玻璃的制备装置,其特征在于用于通入N2载气的管道(4)的另一端通入放置密闭容器(9)中液态的TiCl4(8)中,用于通入N2的管道(1)与用于通入N2O气体的管道(2)、用于通入O2的管道(3)的上端并联在一起,通过三通阀(7)一端与喷头(12)联通,另一端通入密闭容器(9)中,用于通入N2载气的管道(4)的另一端通入放置密闭容器(9)中液态的TiCl4(8)中。
全文摘要
一种自清洁玻璃的制备方法及制备装置,属于纳米功能材料加工领域,其方法为将TiCl
文档编号C03C17/245GK1865179SQ20061004262
公开日2006年11月22日 申请日期2006年3月29日 优先权日2006年3月29日
发明者李维学, 王青, 戴剑峰, 冯旺军, 魏志强, 苏赟, 蒲忠胜, 李扬, 吴中立 申请人:兰州理工大学
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