本发明属于光催化技术领域，尤其是一种五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液、制备方法和应用。
背景技术
随着世界经济的发展和人类科技的进步，人类对能源的需求和使用日益增加，能源的缺乏和环境的污染问题也日趋严重。1972年日本科学家fijishima和honda等人经过研究发现当使用波长小于415nm的光照射tio2电极时，发现电极上有氧气释放出来。这一重要发现为人们研究tio2光催化活性开辟了崭新的途径，从而也为人类开发利用太阳能奠定了基础。
虽然tio2光催化技术近几十年得到了快速的发展，但是也还存在一定局限性，在tio2的光催化技术当中，使得在实际的应用中受到了极大的约束和限制。首先，tio2是一种半导体氧化物，禁带宽度大，约3.2ev，仅能够吸收占太阳光4～5％的可见光，这就限制了tio2光催化技术对太阳能的利用率；其次，tio2光催化剂是光生空穴和光生电子的复合中心，光生载流子很容易重新复合到一起，导致光催化剂的活性受到影响，从而使其在实际的应用上受到了限制。此后，人们开始了对tio2光催化材料的改性研究，tio2的双元素掺杂是最近人们探讨的一种提高tio2的光催化活性的掺杂方式，目前，尤其关于tio2的双元素掺杂的研究还未有报道，并且因为制备工艺复杂，成本高，改性后为液体(悬浮液)不宜作为镀膜材料。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、催化氧化性能高且制备方法简单的五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液、制备方法和应用。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液，其原料组分及各组分的重量份数为：纯净水150-250份；纳米tio2银交换液50～90份；硬脂酸粉体10～20份；碳酸钙粉体2～4份；一水合柠檬酸粉体5～10份；纳米氧化铜粉体1.6～5.2份；纳米氧化镍粉体0.8～2.6份；纳米氧化锌粉体0.3～0.8份；纳米正三价铁离子粉体0.5～4.2份。
进一步，所述纳米tio2银交换粉体的含银量为20％；所述纳米氧化铜粉体大小为10～60nm；所述纳米氧化镍粉体大小为10～60nm；所述纳米氧化锌粉体大小为10～60nm；所述纳米正三价铁离子粉体大小为10～60nm。
一种五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液的制备方法，包括如下步骤：将纯净水、纳米tio2银交换悬浮液、硬脂酸粉体、碳酸钙粉体、一水合柠檬酸粉体、纳米氧化铜粉体、纳米氧化镍粉体、纳米氧化锌粉体、纳米正三价铁离子粉体按比例充分搅拌后，制成五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液。
进一步，所述充分搅拌是将原料放入磁力搅器搅拌120分钟制得。
一种五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液的应用方法，包括以下步骤：
⑴将待喷涂基材清洗干净并烘干；
⑵将五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液，喷涂在带喷涂基材上，经远红外高温90℃固化60分钟后制得五元共掺纳米二氧化钛改性净化材料。
进一步，所述待喷涂基材为pu活性炭蜂窝海绵。
进一步，所述步骤⑴采用rbs25碱性清洗液进行清洗。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明采用纳米tio2银交换液、纳米氧化铜粉体、纳米氧化镍粉体、纳米氧化锌粉体、纳米正三价铁离子粉体(fe3+)五金属元素共掺改性制成五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液，与双元素掺杂的tio2光催化材料相比，五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液的催化剂活性、氧化剂性能明显提高，可以降解去除更多的有害化学物质。
2、本发明扩展了tio2的光响应范围，在自然光下光催化降解效果显著，在产生·oh同时，修饰在tio2表面上(银、铜、等多元素)原子的电子进入tio2并和空穴复合，使表面产生(ag+、cu2+等多元素x+)也起到氧化作用，这样通过二者的协同作用使催化氧化性能有了整体的提高。
3、本发明可广泛应用于喷涂在pu蜂窝海绵等基材上制得不同基材的净化材料，其产生的·oh自由基和带电离子(ag+、cu2+等多元素x+)对自然和人为排放的微量成分提供转化和清除的机制，能有效降解去除so2、nh3、nox、co、vocs，其降解量分别为：80.52％、94.71％、89,54％、76.01％。vocs78.6％，同时具有协同抗菌性，灭菌率83.55％。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步详述。
一种五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液，其原料组分及各组分的重量份数为：纯净水150-250份；纳米tio2银交换液(含银量20％)50～90份；硬脂酸粉体10～20份；碳酸钙粉体2～4份；一水合柠檬酸粉体5～10份；纳米氧化铜粉体(10～60nm)1.6～5.2份；纳米氧化镍粉体(10～60nm)0.8～2.6份；纳米氧化锌粉体(10～60nm)0.3～0.8份；纳米正三价铁离子粉体(fe3+)(10～60nm)0.5～4.2份。
一种五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液的制备方法为：按上述比例将纳米tio2银交换悬浮液(含银量20％)加纯净水以及硬脂酸粉体、碳酸钙粉体、一水合柠檬酸粉体、纳米氧化铜粉体(10～60nm)、纳米氧化镍粉体(10～60nm)、纳米氧化锌粉体(10～60nm)、纳米正三价铁离子粉体(fe3+)(10～60nm)放入磁力搅器，搅拌120分钟，制成五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液。
一种五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液的应用方法，包括以下步骤：
步骤1、将pu活性炭蜂窝海绵等基材用rbs25碱性清洗液清洗干净烘干。
步骤2、将制成的五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液，喷涂在pu活性炭蜂窝海绵(或其他载体材料)上，经远红外高温90℃固化60分钟后制得五元共掺纳米二氧化钛改性净化材料。
实施例1
纯净水150份：取纳米tio2银交换液体(含银量20％)50份；硬脂酸粉体10份；碳酸钙粉体2份；一水合柠檬酸粉体5份；纳米氧化铜粉体(10～60nm)1.6份；纳米氧化镍粉体(10～60nm)0.8份；纳米氧化锌粉体(10～60nm)0.3份；纳米正三价铁离子粉体(fe3+)(10～60nm)0.5份。将纳米tio2银交换液(含银量20％)加纯净水和以上粉体放入磁力搅器，搅拌120分钟，制成五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液。
实施例2
纯净水250份：取纳米tio2银交换液体(含银量20％)90份；硬脂酸粉体20份；碳酸钙粉体4份；一水合柠檬酸粉体10份；纳米氧化铜粉体(10～60nm)15.2份；纳米氧化镍粉体(10～60nm)2.6份；纳米氧化锌粉体(10～60nm)0.8份；纳米正三价铁离子粉体(fe3+)(10～60nm)4.2份。将纳米tio2银交换液(含银量20％)加纯净水和以上粉体放入磁力搅器，搅拌120分钟，制成五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液。
实施例3
纯净水200份：取纳米tio2银交换液体(含银量20％)70份；硬脂酸粉体15份；碳酸钙粉体3份；一水合柠檬酸粉体7.5份；纳米氧化铜粉体(10～60nm)3.4份；纳米氧化镍粉体(10～60nm)1.7份；纳米氧化锌粉体(10～60nm)0.6份；纳米正三价铁离子粉体(fe3+)(10～60nm)2.9份。将纳米tio2银交换液(含银量20％)加纯净水和以上粉体放入磁力搅器，搅拌120分钟，制成五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液。
将实施例1、实施例2、实施例3制成的五元共掺纳米二氧化钛改性净化悬浮液，喷涂在pu活性炭蜂窝海绵(或其他载体材料)上，经远红外高温90℃固化60分钟后制得净化材料。制成五元共掺纳米二氧化钛改性净化材料能有效降解去除so2、nh3、nox、co、vocs，其降解量分别为：80.52％、94.71％、89,54％、76.01％。vocs78.6％，同时具有协同抗菌性，灭菌率83.55％。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。