专利名称：光催化自洁涂层组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种具有光催化自洁作用的涂层组合物及其制备方法。
背景技术：
在该技术领域中，已知的公开号为CN1260767A，名称为“光催化活化自洁制品及其制备方法”的专利申请中，它利用化学汽相沉积技术镀光催化自洁涂层的方法，以钛酸四异丙酯为原料，N2为载气，同时在载气中添加NH3、涂镀TiO2涂层，在基体上形成光催自洁涂层。另外，在沉积光催自洁涂层前，在基体表面沉积一层钠离子扩散阻挡层，以防止钠离子迁移；在该发明中用化学汽相法沉积光催光自洁涂层时，玻璃带的运行速度仅有76m/h，远低于浮法玻璃正常生产时的玻璃运行速度，按照该发明若要满足连续浮法玻璃带上沉积光催化自洁净层，需降低玻璃带运行速度，这样不仅会降产量，还会使产品的单位成本增加。
正如熟悉本领域的技术人员所明白的，在连续浮法玻璃带上镀膜的方法通常有化学汽相沉积和喷涂热解法。喷涂热解法由于形成的膜层牢固度差、不易均匀，而很少被采用。化学气相沉积方法是一种公认的用于连续浮法玻璃带镀膜的方法。在化学汽相沉积方法中，原料在载气中的浓度、载气的流动速度、废气排出的速度、玻璃带运行速度、载气中添加剂(加速原料的沉积)浓度等参数都会影响膜层的沉积效率及质量。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种光催化自洁涂层组合物，保证光催化自洁涂层活性的同时，不需要沉积钠离子扩散阻挡层。
本发明的目的之二是提供一种沉积上述光催化自洁涂层组合物的方法，并且使沉积速率提高，以满足在连续的浮法玻璃带上沉积光催化自洁涂层。
为实现上述发明目的，本发明的光催化自洁涂层组合物，该涂层组合物包括选用二氧化钛TiO2、三氧化二铁Fe2O3、三氧化二钨W2O3、三氧化二铝Al2O3、二氧化硅SiO2、五氧化二钒V2O5、氧化锌ZnO、二氧化锡SnO2、钛酸锶SrTiO3、钛酸铋BiTiO3、三氧化二铋Bi2O3、氧化铈CeO2中的一种或几种；利用该组合物通过化学汽相沉积法或喷涂热解方法沉积在基体表面形成光催化自洁涂层。
所述的涂层组合物至少包括二氧化钛TiO2、氧化铈CeO2。
所述的基体表面沉积涂层所用原料选自钛酸四异丙酯、四氯化钛、钛酸乙酯和Ce(DPM)4之一种或几种。
所述沉积涂层的基体包括玻璃、金属、搪瓷。
一种用于浮法玻璃基体表面沉积自洁涂层的方法，包括下述步骤在连续的浮法玻璃带基体，采用常压化学汽相沉积(APCVD)方法沉积涂层，沉积过程中使基体的表面温度至少为400℃-700℃；在所述进行化学汽相沉积自洁涂层的同时，向基体表面通入N2保护气；所述的涂层原料加热到至少100℃，并用载气携带；所述的连续玻璃带的移动速度为100m/h-500m/h；所述光催化自洁涂层的沉积速度至少为20纳米/秒；所述的光催化自洁涂层厚度至少100nm。
按上述中所述的载气选自N2、Ar、He之一种。
所述的载气中涂层原料浓度为5％-50％；所述的载气中包含0.1％-2％的O2和0-5％的水蒸汽。
本发明的积极效果本发明在沉积TiO2涂层过程中同时沉积CeO2粒子，使涂层中含有部分CeO2粒子，达到使光催化剂避免Na+离子中毒的目的，同时还能部分地提高光催化效率。尽管目前理论上还难以解释其避免Na+离子中毒的原因，但实际效果比较明显，与同厚度的镀有过镀层的光催化自洁涂层比较，光催化自洁效果略有提高。
具体实施例方式
光催化自洁涂层的活性用甲基橙水溶液的降解速率表示，值越高说明活性越强，将甲基橙溶解在去离子水中，配制成20mg/l的浓度，将涂有光催化自洁涂层的样品切成30mm×30mm大小，取25ml甲基橙水溶液放入φ35mm的称量瓶中，将样品浸到溶液中，称量瓶口用石英玻璃片盖好，用20W主波长254nm的紫外杀菌灯作为光源，垂直照射称量瓶，紫外光强度为1mw/cm2，过一段时间测定甲基橙溶液浓度，计算出样品对甲基橙溶液的降解速率。
涂层厚度用椭偏仪测定。
实施例1用APCVD法制备厚度约为110nm的TiO2涂层将浮法玻璃(300mm×300mm×3mm)在CVD试验炉中加热到600℃，同时在试验炉中以10标准升/分钟流量通入N2保护，由传送带以400m/h的速度运送玻璃通过CVD沉积装置，得到约110nm厚的TiO2膜。CVD沉积装置中的N2、O2、水蒸汽、钛酸四异丙酯蒸气总流量为40标准升/分钟，钛酸四异丙酯蒸气体积占总流量的30％，O2体积占总流量的0.5％，水蒸汽体积占总流量的1％，载气N2的温度控制在100℃。
实施例2用APCVD法在已镀硅膜(膜厚约100nm)的样品上制备厚度约110nm的TiO2涂层将已镀硅膜玻璃(300mm×300mm×5mm)在APCVD试验炉中加热到600℃，同时在试验炉中以10标准升/分钟的流量通入N2保护，由传送带以400m/h的速度运送玻璃带通过APCVD沉积装置，得到约100nm厚度的TiO2+CeO2复合膜。CVD沉积装置中N2、O2、水蒸气、钛酸四异丙酯蒸汽、Ce(DPM)4蒸汽体积占总流量的5％，O2体积占总流量的1.5％，H2O汽体积占总流量0.5％，携带钛酸四异丙酯的载气N2的温度控制在100℃，携带Ce(DPM)4蒸汽的载气N2的温度控制在200℃。
测定三个实施例所得样品的光催化活性，结果列于表1中。
表1 三个实施例样品的光催化活性
由表1可以看出，含有TiO2和CeO2混合物的样品光催化活性最高，达到3.19；有过渡层的样品光催化活性也较高，达到2.80；纯TiO2膜样品光催化活性较前两个样品差，仅为2.29。
权利要求
1.一种光催化自洁涂层组合物，该涂层组合物选自TiO2、Fe2O3、W2O3、Al2O3、SiO2、V2O5、ZnO、SnO2、SrTiO3、BiTiO3、Bi2O3、CeO2中的一种或几种；利用该组合物通过化学汽相沉积法或喷涂热解方法沉积在基体表面形成光催化自洁涂层。
2.如权利要求1所述的光催化自洁涂层组合物，其中该涂层组合物至少包括TiO2、CeO2。
3.如权利要求1所述的光催化自洁涂层组合物，其中所述的基体表面沉积自洁涂层用原料选用钛酸四异丙酯、四氯化钛、钛酸乙酯和Ce(DPM)4之一种或几种。
4.如权利要求1所述的光催化自洁涂层组合物，其中所述沉积自洁涂层的基体包括玻璃、金属、搪瓷。
5.一种用于浮法玻璃基体表面沉积自洁涂层的方法，包括下述步骤在连续的浮法玻璃带基体采用常压化学汽相沉积方法沉积自洁涂层，使基体的表面温度至少为400℃-700℃；在所述进行化学汽相沉积自洁涂层的同时，向基体表面通入N2保护气；所述的涂层原料加热到至少100℃，并用载气携带；所述的连续浮法玻璃带的移动速度为100m/n-500m/n；所述的沉积自洁涂层的沉积速度至少为20纳米/秒；所述的光催化自洁涂层厚度至少100nm。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述的载气选自N2、Ar、He之一种。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述的载气中涂层原料浓度为5％-50％。
8.如权利要求5所述的方法，其中所述的载气中包含0.1％-2％的O2和0-5％的水蒸汽。
全文摘要
本发明公开了一种光催化自洁涂层组合物，该组合物选自TiO
文档编号B01J21/06GK1569714SQ03130468
公开日2005年1月26日 申请日期2003年7月24日 优先权日2003年7月24日
发明者苑同锁, 庞世红, 张国武, 刘静维, 卢波, 阎晓东 申请人:中国耀华玻璃集团公司