一种具有光催化性能的调温调湿复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于功能材料和建筑节能技术领域，具体设及一种具有光催化性能的调溫 调湿复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 室内环境作为人生80%时间活动的空间，其舒适度至关重要，一个舒适度高的室 内环境可W使人精神愉快、精力充沛，激发创造能力，提高工作效率。因此，长期W来为了满 足人们对室内环境舒适度的要求，采用了大量装饰材料和多种主动方式，如：人造板营造优 美的室内空间、供暖和制冷设备调节室内溫度、加湿器控制室内湿度等。然而依赖人工制 热、制冷及加湿等设备虽可提供较为舒适的室内环境，但需要消耗大量的能源，而且设备在 使用过程中需要对室内环境的自然通风条件进行限制，易引起"室内综合症"病害；此外设 备运行期内难W对其管道进行有效的清洁，长期使用后容易造成微生物滋生，导致室内环 境二次污染的问题。
[0003] 目前，围绕室内环境安全性、舒适度与建筑节能协同理论的研究已陆续展开并得 到高度重视，其中建筑围护结构材料（具有"被动调节能力"）和N型半导体材料（具有"低 溫深度氧化能力"）引起了建筑、材料、环境和安全领域的兴趣，尤其是激发了对新型功能材 料的探索，W满足人们对建筑居住环境的要求。利用材料的"被动调节能力"或"低溫深度 氧化能力"而开发的具有节能、环保性能的建筑材料有多种，将其应用于建筑物内表面可较 好地发挥调节室内溫湿度、净化空气的效果，为室内表面功能建筑材料的研究提供新的研 究思路和方向，为切实降低建筑能耗、提高室内环境舒适度及改善室内空气品质提供一定 的技术支持和理论依据。
【发明内容】
[0004] 为克服现有技术的不足，本发明提供了一种具有光催化性能的调溫调湿复合材 料，首先W栋桐醇-栋桐酸-月桂酸作为忍材和Si化作为壳制备SiO2基栋桐醇-栋桐酸-月 桂酸微胶囊调溫调湿材料，然后将Si化基栋桐醇-栋桐酸-月桂酸微胶囊调溫调湿材料与 化-Ce/Ti化进行复合，W期得到生产成本低廉，在可见光源下光催化降解甲醒气体和调节 室内溫湿度的复合材料。
[0005] 为了解决W上技术问题，本发明是通过W下技术方案予W实现的。
[0006] 本发明提供了一种具有光催化性能的调溫调湿复合材料，该复合材料按质量百分 比配方如下：
[0007] Si〇2前驱物 撕--撕 分散剂 15~35 溶剂 10~細 化变材料 5~25 光化化材料 10~20
[0008] 所述Si化前驱物为正娃酸乙醋；所述分散剂为无水乙醇；所述溶剂为去离子水； 所述相变材料为栋桐醇、栋桐酸和月桂酸的混合物，其相变溫度为21. (TC~30. (TC;所述光 催化材料为化-Ce/Ti化，其粒径为55皿~85皿。
[0009] 本发明同时提供了一种上述具有光催化性能的调溫调湿复合材料的制备方法，包 括如下步骤：
[0010] (1)栋桐醇-栋桐酸-月桂酸相变材料的制备：将栋桐醇、栋桐酸和月桂酸的混 合物放入容器中，用恒溫磁力揽拌器在2000r/min、65°C水浴条件下将混合物溶解并且揽拌 4h后得到栋桐醇-栋桐酸-月桂酸相变材料；所述相变材料中栋桐醇、栋桐酸和月桂酸的 质量百分比为20~40:10~30:40~60。
[0011] (2)Si化基栋桐醇-栋桐酸-月桂酸微胶囊调溫调湿材料的制备：按照权利要求1 所述的配方配比，将正娃酸乙醋、无水乙醇和去离子水依次加入烧杯中，用恒溫磁力揽拌器 在1200r/min、65°C水浴条件下揽拌15min后，将得到的混合液在2000r/min、65°C水浴条件 下揽拌20min，利用稀盐酸或稀氨水调整混合液的抑值为2~6,继续在2000r/min、65°C水 浴条件下揽拌20min后加入步骤（1)制备的栋桐醇-栋桐酸-月桂酸相变材料，得到Si化 基栋桐醇-栋桐酸-月桂酸微胶囊调溫调湿材料的溶胶。
[0012] (3化u-Ce/Ti〇2光催化材料的制备：按铁酸四下醋与无水乙醇体积比2 : 5配比， 用恒溫磁力揽拌器在1200r/min条件下揽拌30min后得到均匀透明溶液，再将溶有硝酸館 和硝酸姉的稀盐酸溶液于2000;r/min揽拌下缓慢加入上述溶液，在2000;r/min揽拌45min 后得到液体溶胶，并在室内陈化形成干凝胶，抽滤、洗涂后烘干，然后将干凝胶放入中溫实 验炉中W2°C/min升到400~600°C，恒溫化，自然冷却至室溫，得到化-Ce/Ti化光催化材 料；所述化-Ce/Ti化光催化材料中化-Ce总摩尔百分数为1%~5%，化与Ce摩尔比3~ 1:1 ~3。
[0013] (4)具有光催化性能的调溫调湿复合材料的制备：按照权利要求1所述的配方配 比，将步骤（3)制备的化-Ce/Ti〇2光催化材料加入到步骤（2)制备的SiO2基栋桐醇-栋桐 酸-月桂酸微胶囊调溫调湿材料的溶胶，其加入时间为上述溶胶形成后的Omin~60.Omin， 在2000r/min、65°C水浴条件下揽拌lOmin得到具有光催化性能的调溫调湿复合材料的溶 胶，将溶胶放到65°C恒溫水浴锅中陈化4h得到凝胶，再将凝胶放在干燥箱中80°C烘干化 后得到目标产物：具有光催化性能的调溫调湿复合材料。
[0014] 本发明的科学原理：
[0015] (1)栋桐醇-栋桐酸-月桂酸相变材料是利用物质发生相变时需要吸收（或放出） 大量热量的性质来储存或放出热能，进而达到调整、控制工作源或材料周围环境溫度的目 的。不但可W有效减少电力、天然气等建筑能源的消耗，减低室内环境溫度波动，提高室内 环境热舒适度，而且可W为低成本、高清洁的太阳能在供暖和制冷设备中的实际应用创造 条件。
[0016] (2化u-Ce/Ti〇2光催化材料是利用化离子和Ce离子渗杂有效地抑制TiO2相变， 即在Ti化体系中化离子和Ce离子具有一定的协同作用，运种协同作用使化-Ce/TiO2光催 化材料光催化活性大幅提高。同时化离子和Ce离子渗杂Ti〇2能提高捕获光生电子或空 穴作用，抑制了二者的复合煙灭，从而提高对可见光源的响应。
[0017] (3)Si〇2基体材料是一方面利用其具有的Ξ维空间网格结构，将栋桐醇-栋桐 酸-月桂酸相变材料包裹，形成微胶囊；另一方面利用其表面的大量微孔和径基，对空气中 的水分进行吸（放）湿；最后利用其表面的孔和与Ti〇2良好的界面相容性（Si〇2与Ti〇2均 为无机多孔材料），将化-Ce/Ti化光催化材料散落的固定在表面。
[0018] (4)栋桐醇-栋桐酸-月桂酸相变材料与Si化基体材料复合，在材料界面通过热 湿禪合机理，实现传热时传质、传质时传热，从而提高了产品的综合调溫调湿性能。Si〇2与 化-Ce/Ti〇2复合，一方面利用化-Ce/Ti〇2光催化甲醒气体生产H20,可W进一步增强产品的 调湿性能；另一方面利用Si〇2的吸湿性能，促进化-Ce/TiO2光催化甲醒气体的反应向正方 向进行，可W大幅提高光催化效果。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有W下有益效果：
[0020] 1、本发明利用低廉的Si化作为基体材料，可W发挥无机材料之间的相容性和Ξ维 空间网格结构特点，与适宜建筑相变溫度的有机酸W及光催化材料复合，不仅实现了调溫 性能、调湿性能和光催化性能的统一，而且弥补了现有产品功能单一不能真正实现提高室 内环境舒适度和改善室内空气品质的不足，进一步提高了产品市场竞争力；
[0021] 2、本发明将栋桐醇-栋桐酸-月桂酸作为忍材和Si化作为壳制备SiO2基栋桐 醇-栋桐酸-月桂酸微胶囊调溫调湿材料，不仅分别实现了栋桐醇-栋桐酸-月桂酸的调 溫性能和Si〇2的调湿性能，而且在材料界面实现了热湿禪合，进一步提高了综合调溫调湿 性能。同时Si〇2与化-Ce/Tio2复合，利用化-Ce/TiO2光催化甲醒气体生产H20和Si〇2的 吸湿性能，实现增强调湿性能和促进光催化反应的目的，从而进一步提高产品调湿性能和 光催化性能。
[0022] 3、本发明符合国家绿色生态建筑材料的政策要求，有效地提高了室内环境舒适度 及改了善室内空气品质，减少了供暖和制冷设备、加湿器和空气净化设备的使用，降低了建 筑能耗，开拓了新型功能材料的途径。
【附图说明】
[0023] 图1为町C-1型环境测试舱模拟可见光源下室内环境示意图。
[0024] 图中：1、溫湿度传感器；2、采样口；3、风扇；4、可见光源；a、甲醒气体；b、具有光 催化性能的调溫调湿复合材料。
【具体实施方式】
[00巧]w下结合具体实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。
[00%] -、本发明具有光催化性能的调溫调湿复合材料的制备 阳〇27] 实施例1
[0028] W制备本发明产品lOOg为例所用的组分及其质量配比为：
[0029] Si〇2前驱物 20Og 分散剂 35化 溶剂 20Og 仙变材料 10Og 光催化材料 iMg
[0030] (1)栋桐醇-栋桐酸-月桂酸相变材料的制备：将栋桐醇、栋桐酸和月桂酸的混 合物放入容器中，用恒溫磁力