一种具有调温调湿性能的光催化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，具体涉及一种具有调温调湿性能的光 催化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，长期以来为了满足 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温度、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 运行期内难以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 温深度氧化能力"）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，以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"低温深度 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 好地发挥调节室内温湿度、净化空气的效果。以期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] 为了实现具有调温调湿性能的光催化复合材料，本发明首先以双稀土金属（Eu、 Ce)对Ti02进行掺杂改性，形成Eu-Ce/TiO2，然后利用Eu-Ce/TiOj^三维空间结构与棕榈 醇-棕榈酸-月桂酸进行复合，以期得到生产成本低廉，在可见光源下光催化降解甲醛气体 和调节室内温湿度的复合材料。
[0005] 为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。
[0006] 本发明提供了一种具有调温调湿性能的光催化复合材料，该复合材料按质量百分 比配方如下：
[0007] 相变材料 10. 0 % ~30. 0 %
[0008] 光催化材料70. 0 %~90. 0 %
[0009] 所述相变材料为棕榈醇、棕榈酸和月桂酸的混合物，其相变温度为21. 0°C~ 30. 0°C;所述光催化材料为Eu-Ce/Ti02，其粒径为180nm~220nm。
[0010] 本发明同时提供了一种上述具有调温调湿性能的光催化复合材料的制备方法，包 括如下步骤：
[0011] (1)棕榈醇-棕榈酸-月桂酸相变材料的制备：将棕榈醇、棕榈酸和月桂酸的混 合物放入容器中，用恒温磁力搅拌器在2000r/min、65°C水浴条件下将混合物溶解并且搅拌 4h后得到棕榈醇-棕榈酸-月桂酸相变材料。所述棕榈醇-棕榈酸-月桂酸相变材料中棕 榈醇、棕榈酸和月桂酸的质量分数比为20~40:10~30:40~60 ;
[0012] (2)Eu-Ce/Ti02光催化材料的制备：按钛酸四丁酯与无水乙醇体积比2 : 5配比， 用恒温磁力搅拌器在1200r/min条件下搅拌30min后得到均匀透明溶液，再将溶有硝酸铕 和硝酸铈的稀盐酸溶液于2000r/min搅拌下缓慢加入上述溶液，利用稀盐酸或稀氨水调整 混合液的pH值为4~8,在2000r/min搅拌45min后得到液体溶胶，并在室内陈化形成干凝 胶，抽滤、洗涤后烘干，然后将干凝胶放入中温实验炉中以2°C/min升到400°C~600°C，恒 温2h，自然冷却至室温，得到Eu-Ce/Ti02光催化材料，所述Eu-Ce/TiO2光催化材料中Eu-Ce 总摩尔百分数为1%~5%，Eu与Ce摩尔比3~1 :1~3。
[0013] (3)具有调温调湿性能的光催化复合材料的制备：按照权利要求1所述的配方配 比，将步骤（1)制备的棕榈醇-棕榈酸-月桂酸相变材料加入到步骤（2)制备的Eu-Ce/Ti02 光催化材料中形成混合物。将混合物在2000r/min、65°C水浴条件下搅拌30min后放入真空 度为〇. 5标准大气压~0. 9标准大气压、温度为80°C的真空干燥箱干燥进行干燥4h，然后 在环境下自然冷却，如此循环2次以上，确保Eu-Ce/Ti02光催化材料充分吸收棕榈醇-棕 榈酸-月桂酸相变材料。最后利用无水乙醇洗涤Eu-Ce/Ti02光催化材料表面残留的棕榈 醇-棕榈酸-月桂酸相变材料，得到具有调温调湿性能的光催化复合材料。
[0014] 本发明的科学原理：
[0015] (1)棕榈醇-棕榈酸-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温度的目 的。不但可以有效减少电力、天然气等建筑能源的消耗，减低室内环境温度波动，提高室内 环境热舒适度，而且可以为低成本、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)Eu_Ce/Ti02光催化材料是利用Eu离子和Ce离子掺杂有效地抑制TiO2相变， 即在Ti02体系中Eu离子和Ce离子具有一定的协同作用，这种协同作用使Eu-Ce/TiO2光催 化材料光催化活性大幅提高。同时Eu离子和Ce离子掺杂Ti02能提高捕获光生电子或空 穴作用，抑制了二者的复合湮灭，从而提高对可见光源的响应。
[0017] (3)具有调温调湿性能的光催化复合材料是利用Eu-Ce/Ti02光催化材料表面的大 量微孔，其中棕榈醇-棕榈酸-月桂酸相变材料在表面张力和毛细管的作用下包裹于较大 孔径的微孔中，空气中的水分利用物理吸附在较小孔径的微孔中对进行吸（放）湿。从而 实现了调温性能、调湿性能和光催化性能的完美统一。
[0018] (4)棕榈醇-棕榈酸-月桂酸相变材料与Eu-Ce/Ti02复合，一方面利用材料界面 热湿耦合机理，实现传热时传质、传质时传热，从而提高了产品的综合调温调湿性能；另一 方面利用Eu-Ce/Ti02光催化甲醛气体生产H20和吸湿性能，可以进一步增强产品的调湿性 能，促进光催化甲醛气体的反应向正方向进行，大幅提高光催化效果。
[0019] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0020] 1、本发明利用Eu-Ce/Ti02光催化材料作为基体材料，既发挥了Eu-Ce改性1102的 光催化性能，又发挥了多孔无机材料的调湿性能，还利用无机材料的三维空间网格结构特， 与适宜建筑相变温度的有机酸复合，实现了调温性能。使调温性能、调湿性能和光催化性能 的统一，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，提高了产品市场竞争力。
[0021] 2、本发明将棕榈醇-棕榈酸-月桂酸相变材料与Eu-Ce/Ti02复合，不仅分别实现 了棕榈醇-棕榈酸-月桂酸的调温性能和Eu-Ce/Ti02的调湿性能、光催化性能；而且在材 料界面实现了热湿耦合，进一步提高了综合调温调湿性能。同时利用Eu-Ce/Ti02*催化甲 醛气体生产H20和吸湿性能，实现调湿性能增强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HJC-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、温湿度传感器；2、采样口；3、风扇；4、可见光源；a、甲醛气体；b、具有调 温调湿性能的光催化复合材料。
【具体实施方式】
[0025] 以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。
[0026] -、本发明具有调温调湿性能的光催化复合材料的制备 [00 27] 实施例1
[0028] 以制备本发明产品100g为例所用的组分及其质量配比为：
[0029]