本发明属于涂料制备技术领域，具体涉及一种具备空气净化功能涂料的制备方法。
背景技术：
国家室内空气检测部门统计显示新装修的居室90％以上有害气体严重超标，室内空气污染已经成为世界各国政府和公众关注的重要环境问题,在室内空气污染和空气净化问题上，纳米tio2光催化涂料的研究和应用受到人们的广泛关注。
tio2是一种优异的光催化材料，但其只是在紫外光下具有优异的光催化性能，而moo3作为一种重要的半导体光催化剂材料，其带隙宽为2.30ev，对太阳光谱的吸收可以拓展至约500nm的可见光范围内。有研究者将moo3与tio2结合以提高其可见光催化性能，有研究发现向tio2催化剂中添加geo2后可以改变催化剂的化学组成、电子结构、表面性质和晶体结构,可以明显地增强tio2催化剂的分散性和吸附性，同时geo2/tio2复合膜光催化剂比单一纳米tio2催化剂的活性要强。
技术实现要素：
本发明弥补了现有室内涂料的不足，提供了一种具备空气净化功能涂料的制备方法，该方法分别制备geo2/tio2纳米溶胶和moo3-tio2并将两者与水、乳液及助剂混合形成净化涂料，不但改善了涂料的使用性能，而且增加了涂料对可见光的利用，从而大大提高了涂料的空气净化效率。
本发明的具体技术方案是：
一种具备空气净化功能涂料的制备方法，关键点是，所述的制备方法包括以下步骤：
a、geo2/tio2复合粒子的制备
将钛酸正丁酯溶解于无水乙醇中，再加入乙酰丙酮，室温下静置25-35min后形成a溶液，钛酸正丁酯、无水乙醇和乙酰丙酮的质量比为(15-19)：(65-69)：(0.8-1.2)，将醋酸、水以及无水乙醇按照质量比(1.5-2)：(0.8-1.2)：(11-15)进行混合形成b溶液，a溶液中钛酸正丁酯与b溶液中醋酸的质量比为(3-5):1，随后将b溶液滴入a溶液中，并在室温下搅拌5-7h，得到tio2溶胶；将gecl4和冰醋酸按照质量比(95-105)：1混合形成c溶液，c溶液中gecl4与a溶液中钛酸正丁酯的质量比为(4-6)：2，将c溶液滴入tio2溶胶并在室温下超声分散13-17min，得到纳米级geo2/tio2复合溶胶；把geo2/tio2复合溶胶放入烘箱中进行100℃-120℃的干燥，干燥时间18-22min，将干燥后的geo2/tio2置于管式电炉中,在空速35000h-1、500℃条件下进行煅烧，煅烧25-35min，再以8℃·min-1的速度将其冷却至室温,得到geo2/tio2复合粒子；
b、moo3-tio2复合光催化粒子的制备
将钼酸铵、tio2和水按照质量比1：(3-4)：(9-11)进行混合并搅拌25-35min，形成d溶液，将d溶液放入烘箱中进行100℃-120℃的干燥，干燥时间为18-22min，将干燥后的混合物置于管式电炉中,在空速为35000h-1、500℃的条件下进行煅烧，煅烧25-35min，再以8℃·min-1的速度将其冷却至室温,得到moo3/tio2复合光催化粒子；
c、净化涂料的制备
将moo3-tio2复合光催化粒子加入geo2/tio2复合粒子中进行搅拌，moo3-tio2复合光催化粒子和geo2/tio2复合粒子的质量比为(0.8-1.5)：1，搅拌至分散均匀后形成改性二氧化钛涂料，随后依次加入水、乳液及助剂，改性二氧化钛涂料、水、乳液及助剂之间的质量比为(2.5-7.5)：10：(11-13)：(72-75)，搅拌10-14h后获得净化涂料。
所述的步骤a中，a溶液中钛酸正丁酯、无水乙醇和乙酰丙酮的质量比为17：67：1，b溶液中醋酸、水以及无水乙醇的质量比为1.75：1：13，a溶液中钛酸正丁酯与b溶液中醋酸的质量比为4:1，c溶液中gecl4和冰醋酸的质量比为102：1，c溶液中gecl4与a溶液中钛酸正丁酯的质量比为5：2；geo2/tio2复合溶胶在烘箱中进行110℃的干燥，干燥时间20min，干燥后的geo2/tio2在管式电炉中煅烧30min。
所述的步骤b中，钼酸铵、tio2和水的质量比为1：3.6：10，d溶液在烘箱中进行110℃的干燥，干燥时间为20min，干燥后的混合物在管式电炉中煅烧30min。
所述的步骤c中，moo3-tio2复合光催化粒子和geo2/tio2复合粒子的质量比为1：1，改性二氧化钛涂料、水、乳液及助剂之间的质量比为5：10：12：73。
本发明的有益效果是：本申请moo3与tio2相结合，能够提高可见光催化性能，同时，在tio2中添加geo2后可以改变tio2催化剂的化学组成、电子结构、表面性质和晶体结构,可以明显地增强tio2作为催化剂的分散性和吸附性，同时geo2/tio2复合膜光催化剂比单一纳米tio2催化剂的活性强，geo2/tio2复合粒子和moo3-tio2复合光催化粒子共同添加到净化涂料中，不但改善了涂料的使用性能，而且增加了涂料对可见光的利用，从而大大提高了涂料的空气净化效率，同时，本发明方法没有高温高压，操作简便，成本能够得到有效控制，对操作人员的技术要求不高，便于推广和实施。
附图说明
图1是tvoc气体浓度测试实验系统结构示意图。
附图中，1、第一锥形瓶，2、第二锥形瓶，3、热水槽，4、冰水槽，5、密封箱，6、样片，7、塑料袋，8、暗箱，9、灯管，10、空气质量检测仪，11、阀门a，12、阀门b，13、阀门c、14、阀门d，15、阀门e，16、阀门f，17、气筒。
具体实施方式
本发明涉及一种具备空气净化功能涂料的制备方法，所述的制备方法包括geo2/tio2复合粒子的制备、moo3-tio2复合光催化粒子的制备以及净化涂料的制备三个过程，制备得到的净化涂料不但能够改善涂料的使用性能，而且增加了涂料对可见光的利用，大大提高了涂料的空气净化效率。
具体实施例，
a、geo2/tio2复合粒子的制备
将钛酸正丁酯溶解于无水乙醇中，再加入乙酰丙酮，室温下静置30min后形成a溶液，钛酸正丁酯、无水乙醇和乙酰丙酮的质量比为17：67：1，将醋酸、水以及无水乙醇按照质量比1.75：1：13进行混合形成b溶液，a溶液中钛酸正丁酯与b溶液中醋酸的质量比为4:1，随后将b溶液滴入a溶液中，并在室温下搅拌6h，得到tio2溶胶；将gecl4和冰醋酸按照质量比102：1混合形成c溶液，c溶液中gecl4与a溶液中钛酸正丁酯的质量比为5：2，将c溶液滴入tio2溶胶并在室温下超声分散15min，得到纳米级geo2/tio2复合溶胶；把geo2/tio2复合溶胶放入烘箱中进行110℃的低温干燥,干燥20min，将干燥后的geo2/tio2置于管式电炉中,在空速35000h-1、500℃条件下进行煅烧，煅烧30min，再以8℃·min-1的速度将其冷却至室温,得到geo2/tio2复合粒子；
b、moo3-tio2复合光催化粒子的制备
将钼酸铵、tio2和水按照质量比1：3.6：10进行混合并搅拌30min，形成d溶液，将d溶液放入烘箱中进行110℃的低温干燥，干燥20min，将干燥后的混合物置于管式电炉中,在空速为35000h-1、500℃的条件下进行煅烧，煅烧30min，再以8℃·min-1的速度将其冷却至室温,得到moo3/tio2复合光催化粒子；
c、净化涂料的制备
将moo3-tio2复合光催化粒子加入geo2/tio2复合粒子中进行搅拌，moo3-tio2复合光催化粒子和geo2/tio2复合粒子的质量比为1：1，搅拌至分散均匀后形成改性二氧化钛涂料，随后依次加入水、乳液及助剂，改性二氧化钛涂料、水、乳液及助剂之间的质量比为5：10：12：73，搅拌12h后获得净化涂料。
通过扫描电子显微镜来观察tio2膜和geo2/tio2复合膜的微观外貌，从而进行分散性和吸附性的比较，tio2膜和geo2/tio2复合膜的涂膜及成膜过程如下所示：取1.5mx0.8mx1.5mm薄铝片2副，经过化学处理，使其表面平整干净，把geo2/tio2复合溶胶、tio2分别均匀的喷涂在不同的铝片上，两份试片在110℃烘箱里干燥15min，重复上述操作3-4次，随后将铝片放入高温炉中，以10℃/min的升温速率升到500℃并保温2个小时，最后在两个铝片表面分别形成geo2/tio2复合膜和tio2膜。利用jsm-7600f扫描电子显微镜观察两种膜表面的微观形貌，得到sem照片，能够很明显地观察到geo2/tio2复合膜光催化的粒径与tio2膜比较明显变小，geo2/tio2复合粒子的比表面积增大，geo2/tio2催化剂中有更多的高活性的微晶粒存在，添加geo2后可改变tio2作为催化剂时的化学组合、电子结构、表面性质和晶体结构，使得tio2催化剂的分散性和吸附性能增强，添加了geo2/tio2的涂料有更高的催化活性。
将本发明所述方法制备得到的净化涂料喷涂在50mm×50mm的玻璃基片上，共5层，每层厚度为2mm-3mm，在室温下干燥24h形成测试样片，然后利用jsm-7600f扫描电子显微镜观察涂料表面的微观形貌，不同成分的净化涂料，其观察得到的微观外貌是不同的，能够反映不同比例成分净化涂料的分散性、分布均匀度等情况。
改性二氧化钛涂料的质量分数为5.0％时,geo2/tio2复合粒子与moo3-tio2复合光催化粒子不同质量比时，两种粒子在净化涂料中的分布均匀度不相同，利用jsm-7600f扫描电子显微镜观察不同质量比的净化涂料表面的微观形貌，geo2/tio2复合粒子与moo3-tio2复合光催化粒子质量比分别为1:1、1:2、1:3以及2:1，观察得到不同质量比时的sem照片，通过实验可以得出以下结论：质量比为2：1时，两种粒子在净化涂料中分散不均匀，出现团聚现象，当提高moo3-tio2复合光催化粒子的质量比例时，易使其自身团聚，当geo2/tio2复合粒子与moo3-tio2复合光催化粒子质量比为1:1时，颗粒团聚现象不明显，且分散较均匀；
当改性二氧化钛涂料中geo2/tio2复合粒子和moo3-tio2复合光催化粒子的质量比为1:1时，净化涂料中改性二氧化钛涂料所占质量分数的不同也会影响其分布均匀度，利用jsm-7600f扫描电子显微镜观察改性二氧化钛涂料质量分数分别为2.5％、5％以及7.5％时净化涂料表面的微观形貌，得到不同的净化涂料涂膜后的sem照片，当改性二氧化钛涂料的质量分数为2.5％时，改性二氧化钛涂料、水、乳液及助剂之间的质量比为2.5：10：13：74.5，geo2/tio2复合粒子和moo3-tio2复合光催化粒子在涂料中的分布均匀度较低；当质量分数提高到5.0％时，改性二氧化钛涂料、水、乳液及助剂之间的质量比为5：10：12：73，geo2/tio2复合粒子和moo3-tio2复合光催化粒子在净化涂料内分布较均匀，只是局部有团聚现象；当质量分数为7.5％时，改性二氧化钛涂料、水、乳液及助剂之间的质量比为7.5：10：11：71.5，geo2/tio2复合粒子和moo3-tio2复合光催化粒子团聚严重，且难以使两种粒子发挥应有的作用。综上所述，当改性二氧化钛涂料、水、乳液及助剂之间的质量比为5：10：12：73时，geo2/tio2复合粒子和moo3-tio2复合光催化粒子在净化涂料中分布均匀度最好，两种粒子能够发挥其应有的最大作用。
净化涂料的吸附/光催化性能分析通过tvoc气体浓度测试实验来进行，通过空气质量检测仪来进行封闭空间中tvoc气体浓度的检测，如图1所示实验系统，打开阀门a11、阀门b12、阀门d14和阀门e15，关闭阀门c13和f16，用气筒17将tvoc气体打入第一锥形瓶1中，tvoc气体经过热水槽3的热水浴后进入第二锥形瓶2中进行冰水槽4的冰水浴，随后进入装有净化涂料玻璃基体涂层样片6的透明密封箱5中，密封箱5位于不透光的暗箱8中，暗箱8顶部安装有灯管9，暗箱8中设置有与密封箱5连接的塑料袋7，暗箱8外部设置有与密封箱5连接的空气质量检测仪10，tvoc气体进入密封箱5之后将原有气体顶入塑料袋7中，随后关闭阀门e15，打开灯管9对密封箱5进行光照，净化涂料对密封箱5中的tvoc气体进行降解，光照一定时间后打开阀门f16，然后通过空气质量检测仪10测试密封箱5内tvoc气体浓度，通过上述过程分别进行改性二氧化钛涂料质量分数分别为2.5％、5.0％以及7.5％时净化涂料的降解实验。
改性二氧化钛涂料在净化涂料中不同质量分数时对tvoc气体的降解率是不同的，通过测试实验得出以下结论：当质量分数为5.0％时，整体催化效果明显，整个过程中对tvoc气体降解较为明显；当质量分数为5％时，geo2/tio2复合粒子和moo3-tio2复合光催化粒子质量比的不同会导致净化涂料对tvoc气体的降解率不同，借助上段中的实验过程分别进行geo2/tio2复合粒子和moo3-tio2复合光催化粒子比例为1:1、1:2、1:3以及2:1的净化涂料降解实验，通过实验可得：geo2/tio2复合粒子和moo3-tio2复合光催化粒子质量比为2:1和1:1时对tvoc气体的降解较为明显，而随着moo3-tio2复合光催化粒子增加、geo2/tio2复合粒子加入量减少，降解效果逐渐减弱。以上结果说明，当geo2/tio2复合粒子加入量较多时，对降解tvoc气体较为有利，加入量过大，对tvoc气体只起到吸附作用，光催化作用较弱，该种样品在tvoc气体浓度较低的环境下具有良好的降解性能。当moo3-tio2复合光催化粒子加入量较大时，体系团聚，被包覆在大基团中的颗粒无法发挥自身催化作用，从而降低了整体的光催化效率。因此，geo2/tio2复合溶胶与moo3-tio2复合光催化粒子质量比为1:1的改性二氧化钛涂料占净化涂料质量分数为5.0％时，对tvoc气体的降解能力较强，4h的降解率为83.62％，而此时，geo2/tio2复合粒子与moo3-tio2复合光催化粒子颗粒团聚现象不明显，分散较均匀，吸附能力较强，改性二氧化钛涂料中的两种粒子能够发挥其应有的最大作用。