从材料中降解致污物/污染物的方法以及实施该方法的结构物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于从与光催化表面接触的材料中降解致污物（contaminant) /污染 物（pollutant)的方法、材料和结构，并且特别地但并不是唯一地涉及使用辐射，比如太阳 辐射或人工紫外（UV)辐射从废水中除去致污物/污染物。
【背景技术】
[0002] 历年来，对能源的需求不断增长，并且该增长导致对可再生能源领域的更多研究 以减轻全球变暖和能源变化的影响。大量的太阳能到达地球，因而发展了很多方法来控制 和利用这种能量。该研究中的进步促进了能够应用于对受污染的水进行处理的光活性涂层 的发展。
[0003] 世界上具有高水平光照的区域通常是世界上那些可能缺乏饮用和农作物用水的 区域，并且因此这些区域对于生产可饮用的水的需求渐增。从历史上看，水已通过使用膜、 过滤器或通过使用杀死细菌的化学品进行处理，但是在世界上的许多地区中，人们只是碰 运气来使用可用的水。这是因为过滤器或化学品可能不容易获得或者购买成本太高。此外， 工业的/商业的和家庭的废水、雨水以及洪水包括化学品，如果不经处理，当这些化学品进 入生态系统时，可能对环境造成影响，这是不被期望的。特别地是，需要对从纺织工业释放 的可能包括能够进入环境中的染料致污物的水进行脱色。
[0004] 本发明通过提供一种可以是独立型的或可以被合并到任何现有处理工厂的水处 理系统，并且使用能源例如太阳能来降解液体（比如，水流）中发现的致污物/污染物，以 争取克服现有技术中的问题。
【发明内容】
[0005] 根据本发明的第一方面，提供一种从与表面接触的液体中降解致污物/污染物的 方法，通过将光催化材料施加给该表面，从而当液体在辐射条件下与该表面接触时，该液体 中的致污物/污染物被降解。
[0006] 液体意思是具有可以从液体中被降解的颗粒或分子的任何流动材料的悬浮液 (suspension)、溶液或者胶体（colloid) 〇
[0007] 优选地，光催化材料通过太阳光或者人工紫外（UV)光被活化。
[0008] 按照设想，光催化材料典型地被包括在乳剂（emulsion)形式的载体材料中来允 许光催化剂用于施加给表面。
[0009] 按照设想，光催化材料选自锌的氧化物、铜的氧化物、钛的氧化物、铝的氧化物或 锆的氧化物中的一种或多种。
[0010] 优选地，光催化材料包括二氧化钛。
[0011]按照设想，二氧化钛是 AEROXIDE? Ti02P25。
[0012] 该P25典型地是由包括锐钛矿（anatase)和金红石（rutile)的晶体形式的二氧 化钛构成，其中金红石/锐钛矿之比是在20 % /80 %至30 % /70 %范围内。
[0013] 优选地，二氧化钛是二氧化钛P25和二氧化钛晶体锐钛矿纳米颗粒的混合物。按 照设想，锐钛矿颗粒多达50%。
[0014] 优选地，二氧化钛P25和二氧化钛纳米晶体锐钛矿颗粒的混合物是在基于聚乙二 醇（PEG)的载体中。
[0015] 典型地，在溶液中使用5-40% PEG(聚乙二醇）溶液。PEG典型地具有1000至 20000范围内的分子量。
[0016] 按照设想，光催化材料被施加给该表面当作层，更特别地，用能够施加给该表面的 衆糊（paste)形式的层。
[0017] 优选地，该层被施加给该表面并且被固化（cured)。
[0018] 固化通过用近红外辐射处理该表面实现。
[0019] 根据本发明的第二方面，提供一种光催化材料，该光催化材料能够被施加给表面， 从而当液体在辐射条件下与该表面接触时，致污物/污染物能够通过光催化反应被降解。
[0020] 优选地，辐射是用太阳辐射或紫外（UV)辐射的形式。
[0021 ] 优选地，光催化材料包括二氧化钛。
[0022] 按照设想，光催化材料由二氧化钛（P25)和二氧化钛晶体锐钛矿纳米颗粒的混合 物构成。
[0023] 典型地，该光催化材料处于载体中，因而光催化材料能够被施加给表面。
[0024] 按照设想，该光催化材料被提供为能够被施加给表面并且被固化来形成光催化表 面的浆糊，所述光催化表面用于降解来自处理表面之上流动的液流（stream)中的致污物/ 污染物。典型地，在该表面上流动的液流是含水流。
[0025] 按照设想，该表面是玻璃，或可替换地是金属表面，例如钢铁。
[0026] 作为替换，该光催化材料可以被施加给具有剥离背衬的载体片，从而该载体片能 够被施加给表面。
【附图说明】
[0027] 本发明的实施例将通过参考附图并且在附图中示出的示例的方式进行描述，其 中：
[0028] 图1示出了在表面上沉积二氧化钛颗粒的示意图；
[0029] 图2示出了在烧结前的包括P25的TiO2浆糊的扫描电镜图，该P25具有20%的晶 体锐钛矿纳米颗粒；
[0030] 图3示出了在烧结后的包括P25的TiO2浆糊的扫描电镜图（SEM)和晶型结构，该 P25具有20 %的晶体锐钛矿纳米颗粒；
[0031] 图4现示出了在悬浮液中使用不同的1102混合物来降解靛蓝胭脂红的光催化曲 线。
【具体实施方式】
[0032] 处理表面（treating surface)基于能够提供自维持的并且便宜的反应器 (reactor)的光催化系统，该反应器能被用于降解物质，比如典型地在水中，比如雨水或来 自处理工厂的水，例如来自造纸或者纺织品工业的废水中发现的合成的和生物的有机污染 物，从而使得水体对水生生物无害，可用于灌溉，以及进行适当的处理可以甚至适合于人类 消耗。
[0033] 本发明的内容将参考附图在下文中进行更充分地描述得。本发明并不将其应用限 制于下面的具体描述中陈述的或附图中示出的的建筑物细节和构件布置。本发明能够有其 它的实施例并且能够以各种方法进行实践或者实施。而且，本文中使用的措辞和术语是描 述目的，而不应当被视作限制。本文中"包括（including、comprising或containing)"、 "具有（having)"或"涉及（involving)"及其变化的使用，表示包含其后列出的项目以及可 选地，包括另外的项目。
[0034] 所使用的表面包括合并在配方中的TiO2，该配方优选地用浆糊的形式。浆糊的 定义包括混合物、浆体（slurry)或者分散体。如图1中所示，包括浆糊1的二氧化钛的湿 润浆体能够沉积在诸如玻璃或者金属质的表面2上。实际上，该浆糊能够沉积在任何基底 (substrate)上，并且敷设楽；糊的特殊方法包括将楽:糊辑涂、丝网印刷或涂装在表面上。典 型地，该浆糊通过将Ti02纳米粉体和粘结剂比如聚乙二醇进行混合制得，并且该混合物可 以进一步通过蒸发进行浓缩直至达到适当的粘度和TiO 2含量。该颗粒形成具有大的表面 面积的多孔物质。
[0035] 该浆糊可以直接地施加给表面，或该浆糊可以合并在载体材料中，例如在一个表 面上有浆糊并且在另外一侧上有剥离背衬的干净的塑料片。以此方式，光催化材料的塑料 片能够容易且快速地施加给表面。该材料能够施加给暴露于太阳（来自日光）下的窗户或 者墙上。当液体比如水在该表面之上经过时，来自太阳的UV辐射能够分解致污物。典型地， 该过程包括能够致使许多污染物例如在染料（比如，靛蓝染料）中发现的有机污染物的总 矿化的氧化。按照设想，该光催化材料可以是钢铁上的聚酰亚胺涂层。
[0036] 该浆糊典型地是可以敷设在表面上的可辊涂或者可丝网印刷的二氧化钛浆 糊。该浆糊使用已知的水基配方并且由AEROXIDE? Ti〇2P25以及通过水相合成 (aqueous-synthesis)生成的锐钛矿和金红石晶体的各种二氧化钛纳米颗粒制成。一旦施 加给该表面，该催化材料使用NIR辐射来烧结，从而干的介孔二氧化钛（或者能够参与太阳 辐射或人工UV辐射诱导的催化反应的任何其他材料