专利名称：一种锐钛矿型纳米材料的制备方法及使用该材料制作的自清洁太阳能玻璃的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锐钛矿型纳米T^2的制备方法和使用该方法获得的纳米材料制作自清洁太阳能玻璃的产品用途，涉及的自清洁太阳能玻璃可以是太阳能玻璃真空集热管、太阳能光伏玻璃、太阳能幕墙等使用的玻璃。
背景技术：
随着石化等常规能源的有限性，以及环境污滥问题的日益突出，世界各国也加快对新能源的投资。“十二五”《新兴能源产业发展规划》的纲要主旨未来十年中国能源发展将主要朝着两个目标进军，一是到2020年非化石能源占一次能源消费总量的比重达到15% 左右；二是到2020年中国单位⑶P 二氧化碳排放比2005年下降40-45%。而这两份规划将共同搭建起这10年的能源发展框架。太阳能等可再生能源利用规模在我国也将进一步扩大。然而，无论是太阳能玻璃真空集热管还是太阳能光伏玻璃和太阳能幕墙建筑一体化玻璃表面，因长期置于户外，由于汽车尾气和工业废气对环境的污染和灰尘颗粒黏附等原因，严重影响光热和光电能量转换效应，从而大大降低了太阳能的工作效率，有些重污滥区域，太阳能的转能效率每年以10%递减。深圳市讯普法纳科技发展有限公司张波提供工业钛醇盐的气相水解法制备锐钛矿型纳米TiO2，利用纳米TiA的光催化分解有机污染物的治理方面取得了应用，并对30多种有机物的光催化分解进行了研究，发现光催化法可将烃类、商化物、羧酸、燃料、表面活性剂、含氮有机物、有机农药等完全氧化为ω2和H2O等无毒物质。光催化剂还可用于无机物的脱毒降解，空气净化，包括油烟气、工业废气、汽车尾气、氟利昂及氟利昂替代物的光催化降解。将此获得的降解效果应用于太阳能光板玻璃表面上的纳米自洁涂层方案，十分有效地通过自然降雨清除分解了的污垢，彻底解决了太阳能的转能效率每年以10%递减这个问题。可以说是再生能源应用领域中的又一次革命。现有技术中为解决玻璃表面，因长期置于户外，环境的污染和灰尘颗粒黏附等原因，影响光热和光电能量转换效应，从而大大降低了太阳能的工作效率的技术问题，现有技术采用在玻璃表面增加纳米材料自洁层的办法，现有技术采用的纳米材料自洁层在制作自洁层时需要特定的环境条件下进行，造成玻璃表面增加纳米材料自洁层需要在工厂内生产，生产成本高，更无法实现对现使用的玻璃表面进行增加纳米材料自洁层处理。
发明内容
为克服现有技术使用的纳米材料，不能在自然环境和常温下在玻璃表面形成自洁层的技术缺陷，本发明公开一种锐钛矿型纳米材料的制备方法及使用该材料制作的自清洁太阳能玻璃。本发明实现锐钛矿型纳米材料的制备方法采用的技术方案是，该方法是通过钛醇盐的气相水解法实现的该方法由下列步骤实现的⑴、含量为99. 999%高纯氮气分四路，第一路氮气进入Ti (OR) 4气化器，携带Ti (OR) 4蒸汽进入反应器的混合段，第二路氮气进入水气化器，将水蒸气带入反应器的水解反应段，第三路氮气进入反应器的混合段，第三路氮气进入反应器的水解反应段；
⑵、反应器混合段内的携带Ti (OR)4蒸汽氮气与与冷氮气混合，形成Ti (OR)4气溶胶颗粒，形成的Ti (OR)4气溶胶颗粒在进入反应器的水解反应段，反应器水解反应段内的 Ti (OR)4气溶胶颗粒与水蒸气混合水解反应后生产TW2超细颗粒。本发明实现锐钛矿型纳米材料制作的自清洁太阳能玻璃采用的技术方案是，该锐钛矿型纳米材料为本发明的方法获得的锐钛矿型纳米材料，该锐钛矿型纳米材料在常温下喷涂在玻璃外表面，经常温固化在玻璃外表面形成纳米材料自洁层，构成玻璃外表面带有纳米材料自洁层的自清洁太阳能玻璃。本发明的有益效果是，本发明获得的纳米TiO2功能性溶胶液的方法，工艺简单，成本低廉，特别适用于自然环境下在玻璃上制作纳米材料自洁层。采用本发明制作在太阳能玻璃外表面上，表面受紫外线辐射具有光催化作用，形成空穴和自由电子。空穴和自由电子将吸附在TiO2表面的空气和水蒸气氧化成具有超氧化性的氢氧自由基(一0H)及超氧阴离子(O2一)，尤其是(一0H)氧化能力极强。这种超强的氧化性可降解汽车尾气和工业废气中排放出来的有机物如甲醛、甲苯等油污，分解为二氧化碳和水，那么表层的无机物如二氧化硫、氮氧化物及其他单质，就失去了黏附力，当下雨时(或用水冲洗)，已经降解的有机物和失去黏附力的无机物在超亲水性作用下很容易被水冲走，不留下水滴痕迹，真正达到自洁的效果。因此，无论太阳能玻璃真空集热管还是太阳能光伏玻璃和幕墙表面，再也不会因长期置于户外，由于环境的污染和灰尘颗粒黏附等原因，影响光热和光电能量转换效应， 从而大大提高了太阳能的工作效率，即使哪些重污滥区域，太阳能的转能效率也再不会每年递减了。也不需要使用大量的人工的定期清洁、刷洗，消除了高空无序作业的安全隐患； 再也不需要使用大量的化学洗涤剂，减少了对周边环境造成的严重污染；大大降低了太阳能玻璃表面的维护成本，涂层的抗紫外线功能减缓了基板的老化，使其外表面长期保持崭新原样的外观。下面结合附图对本发明进行详细描述。附
图1为本发明工艺流程图。附图2为本发明方法制作的锐钛矿型纳米材料应用在太阳能光电转换光伏自洁玻璃板示意图。附图3为本发明方法制作的锐钛矿型纳米材料应用在太阳能光热转换光伏玻璃
管自洁玻璃管示意图。附图中，1玻璃板，2自洁层，3玻璃管。
具体实施例方式参看附图，该方法是通过钛醇盐的气相水解法实现的该方法由下列步骤实现的
⑴、含量为99. 999%高纯氮气分四路，第一路氮气进入Ti (OR) 4气化器，携带Ti (OR) 4蒸汽进入反应器的混合段，第二路氮气进入水气化器，将水蒸气带入反应器的水解反应段，第三路氮气进入反应器的混合段，第三路氮气进入反应器的水解反应段。(2)、反应器混合段内的携带Ti (OR)4蒸汽氮气与与冷氮气混合，形成Ti (OR)4气溶胶颗粒，形成的Ti (OR)4气溶胶颗粒在进入反应器的水解反应段，反应器水解反应段内的 Ti (OR)4气溶胶颗粒与水蒸气混合水解反应后生产TW2超细颗粒。水解反应段，与Ti (OR)4水蒸气混合，发生水解反应，生成TW2超细颗粒。所得为球形多孔粒子，粒径偏大。当温度<400°C，为非晶，粒径为206nm，温度达到400°C，由无定形向锐钛矿转变，粒径为5 — 20nm。水解:Ti (OR)4+4H20Ti (OR)4+4R0H 缩聚=Ti(OR)4 TiO2 (g)+2 H2O
上述步骤⑵中，通过对蒸气的停留时间、摩尔比、流速、浓度和反应温度的调节，控制纳米TW2颗粒的粒径和粒子形状。使用的氮气首先进行纯化处理，去除氮气中的氧、水、二氧化碳和尘埃杂质。保证生成TW2超细颗粒的纯度和质量。制备出的锐钛矿型纳米TiA采用后期喷涂常温制作在太阳能玻璃表面与阳光中紫外线进行光合催化作用，直接降解太阳能玻璃表面的汽车尾气和工业废气中排放出来的有机物如甲醛、甲苯等污垢，分解为二氧化碳和水，那么表层的无机物如二氧化硫、氮氧化物及其他单质，就失去了黏附力，当下雨时，已经降解的有机物和失去黏附力的无机物在超亲水性作用下很容易被雨水冲走，不留下水滴痕迹，真正在太阳能玻璃表面达到自清洁的效果，保持了太阳能初始转能效率。同时减缓太阳能玻璃老化，从而也达到保持干净和延长太阳能玻璃寿命的效果。致使在很短的时间内分解有机污滥物， 杀死细菌和除去油污，还起到净化大气环境的空气净化作用。真正显示太阳能玻璃超强的耐候性、耐污性和耐腐蚀性，达到美观环保、节能减排的效果。锐钛矿型纳米材料制作的自清洁太阳能玻璃，该锐钛矿型纳米材料为上述的方法获得的锐钛矿型纳米材料，该锐钛矿型纳米材料在常温下喷涂在玻璃2外表面，经常温固化在玻璃外表面形成纳米材料自洁层1，构成玻璃2外表面带有纳米材料自洁层1的自清洁太阳能玻璃。纳米材料自洁层1的厚度为在2-4微米。本发明涉及的玻璃，可以是板状玻璃2、玻璃管3外表面制作纳米材料自洁层1采用如下步骤进行
一、搭建在支架或脚手架，保证安全第一的前提下，做好施工准备(如太阳能建筑一体化)。玻璃2或玻璃管3外力面的前处理.
外力面清洁包括玻璃真空集热管、玻璃、幕墙等金属材料和其他材料。玻璃金属面有条件的话，可采用去离子水清洗效果更好。二、太阳能外力面幕墙密封材料的前处理
由于现有太阳能玻璃2存在使用年限问题，施工前，全面细致地检查连接密封材料老化状况是否有流碳黑、铜锈、开裂、剥落、气泡、脱胶等损坏现象，如有需按标准 (JGJ102-2003 玻璃工程技术规范 >> 和标准(JGJ131-2001<<金属和石材工程技术规范 >>及时维修更换。表面喷涂纳米T^2抗紫外线自洁涂层技术要求
(1)天气晴朗，72小时内无降雨，风速在三级以下
(2)太阳能玻璃2或玻璃管3外力面基板已处理好清洁干燥(3)太阳能玻璃2玻璃管3连接密封材料已完好无损
(4)喷涂设备安装在脚手架上(如太阳能建筑一体化)
A.常规涂液空气喷枪(口径在1.0以下的具备高雾化性能)
B.空气压缩机空压机功率等参数是施工现场具体情况制定，压缩空气的输出量以能保证喷枪的高雾化运作为实际标准。C. 空气过滤器用软管衔接在喷枪和空压机之间，以防止压缩空气中的水分影响喷涂效果和质量。(5)喷枪口距玻璃2或玻璃管3表面13 15cm横纵向自动喷涂各三次(6M2/3次) (6)验收标准喷涂后太阳能玻璃表面各个角度观看，表面均勻、无花纹、无流挂、无气
泡、无麻点、无遗漏、无异物、无条纹、无彩虹。常温自然紫外线光固化，太阳能玻璃2或玻璃管3喷涂制作完成后，4小时内勿将异物与涂层表面接触，也不能用水冲洗。8小时后，纳米T^2涂层与基板完全附着，激活后， 开始发生光催化降解作用，使纳米自洁外力面在户外自然条件下开始发挥抗紫外线自洁作用，经过480小时大气层254nm紫外线的充分激活固化，使涂层可以达到H级。经上述抗紫外线自洁涂层2的制作生产工艺完成的太阳能玻璃2或玻璃管3基材，外力面样板，均通过国家相关权威检测机构的检测，其检测结果请参考下表
权利要求
1.一种锐钛矿型纳米材料的制备方法，该方法是通过钛醇盐的气相水解法实现的其特征在于该方法由下列步骤实现的⑴、含量为99. 999%高纯氮气分四路，第一路氮气进入Ti (OR) 4气化器，携带Ti (OR) 4蒸汽进入反应器的混合段，第二路氮气进入水气化器，将水蒸气带入反应器的水解反应段，第三路氮气进入反应器的混合段，第三路氮气进入反应器的水解反应段；⑵、反应器混合段内的携带Ti (OR)4蒸汽氮气与与冷氮气混合，形成Ti (OR)4气溶胶颗粒，形成的Ti (OR)4气溶胶颗粒在进入反应器的水解反应段，反应器水解反应段内的 Ti (OR)4气溶胶颗粒与水蒸气混合水解反应后生产TW2超细颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种锐钛矿型纳米材料的制备方法，其特征在于步骤⑵中， 通过对蒸气的停留时间、摩尔比、流速、浓度和反应温度的调节，控制纳米TiO2颗粒的粒径和粒子形状。
3.根据权利要求1所述的一种锐钛矿型纳米材料的制备方法，其特征在于使用的氮气首先进行纯化处理，去除氮气中的氧、水、二氧化碳和尘埃杂质。
4.一种锐钛矿型纳米材料制作的自清洁太阳能玻璃，该锐钛矿型纳米材料为权利要求 1所述的方法获得的锐钛矿型纳米材料，其特征在于该锐钛矿型纳米材料在常温下喷涂在玻璃外表面，经常温固化在玻璃外表面形成纳米材料自洁层，构成玻璃外表面带有纳米材料自洁层的自清洁太阳能玻璃。
5.根据权利要求4所述的一种锐钛矿型纳米材料制作的自清洁太阳能玻璃，其特征在于纳米材料自洁层的厚度为在2-4微米。
全文摘要
一种锐钛矿型纳米材料的制备方法及使用该制作的自清洁太阳能玻璃，解决生产可在自然环境下，在玻璃上制作自洁层的纳米材料的生产方法及其该材料制作的自清洁太阳能玻璃，制备方法采用的方法为⑴含量为99.999%高纯氮气分四路，分别进入Ti(OR)4气化器、水气化器、反应器的混合段和反应器的水解反应段，混合段内的携带Ti(OR)4蒸汽氮气与与冷氮气混合，形成Ti(OR)4气溶胶颗粒，Ti(OR)4气溶胶颗粒在进入反应器的水解反应段，反应器水解反应段内的Ti(OR)4气溶胶颗粒与水蒸气混合水解反应后生产TiO2超细颗粒。纳米材料制作的自清洁太阳能玻璃，纳米材料在常温下喷涂在玻璃外表面，经常温固化，构成自清洁太阳能玻璃。本发明具有工艺简单、成本低廉，纳米材料制作自清洁太阳能玻璃方便。
文档编号C01G23/07GK102173451SQ201110066258
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者张波 申请人:张波