类石墨烯二硫化钼基光吸收可调的自清洁生态玻璃及制备方法与流程

本发明属于功能材料及玻璃加工领域，涉及一种类石墨烯二硫化钼基光吸收可调的自清洁生态玻璃及制备方法。

背景技术

在自清洁生态玻璃的制备技术上，对其玻璃表面膜材进行改性，如引入新纳米材料或改变其微观结构，可以进一步提高自清洁性能和调节透光性质的新型玻璃，从而实现使室内保持光线柔和，舒适宜人和自清洁的功能。玻璃具备自清洁性能，对附着于玻璃表面的有机物等污染物进行光催化降解，分解形成二氧化碳和水，实现清洁、除味、除臭、杀菌防霉、清除甲醛、周围空气以及环境净化的作用。未来有望广泛应用于多种建筑材料、玻璃幕墙等生活玻璃制品上。对玻璃表面形成纳米级微粒和纳米级微孔结构的薄膜进行改性，有选择的调节光吸收及进入室内的光线。目前，自清洁玻璃的研究重点主要是其表面膜材。现如今，市面上实现量产的自清洁玻璃主要为以二氧化钛(tio2)为表面膜材，其制备成膜工艺复杂，薄膜附着力不好，薄膜自清洁玻璃稳定性差，原料也多为有机化合物，污染环境。而调光玻璃几乎都是电控型调光玻璃,且成本高昂，成本居高不下也使得调光玻璃价格一直处在高位，价格每平米到万元人民币。因此，实现通过调控表面膜材及改性而实现造价相比便宜的光线透过调节的调光自清洁玻璃亟待研究。

近来，研究发现类石墨烯二硫化钼(mos2)具备吸收性能好且范围可调等优异的性质，在光学研究领域发挥关键作用(f.wu,t.lovorn,a.h.macdonald,phys.rev.b2018,97,035306.)，而且其具备有潜力的光电催化降解性能，(s.sun,x.li,w.wang,l.zhang,x.sun，appl.catal.b-environ.2017,202,323–329.s.guo,x.li,x.ren,l.yang,j.zhu,b.wei,adv.funct.mater.2018,28,1802567.)是并有望应用于调光自清洁玻璃。，目前，类石墨烯二硫化钼的调光自清洁玻璃还少有研究。因此，实现在玻璃上直接生长二硫化钼制备自清洁生态玻璃，同时有效调控光学吸收是当前新型调光自清洁玻璃表面剂膜材研究中的重要工作。基于石墨烯二硫化钼光吸收性能、可见光范围可控控的光学性能，及其良好的光催化性能，探究类石墨烯二硫化钼基调光自清洁玻璃的制备方法亟待研究。

技术实现要素：

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种类石墨烯二硫化钼基光吸收可调的自清洁生态玻璃及制备方法。

技术方案

一种类石墨烯二硫化钼基光吸收可调的自清洁生态玻璃，其特征在于：在玻璃的表面具有二硫化钼薄膜。

一种制备所述类石墨烯二硫化钼基光吸收可调的自清洁生态玻璃的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：采用水和清洁剂除去玻璃表面普通污渍，再采用丙酮和乙醇分别浸泡并超声清洗玻璃，超声时间为15～40min，最后使用去离子水反复清洗；清洗干净的玻璃使用n2吹扫除去表面水分，吹扫时间为5～10min；

步骤2：对步骤1处理完成的玻璃，进行紫外光照清洗uv处理，光照时间10～30min；

步骤3、配制类石墨烯二硫化钼水热前驱体溶液：

将钼酸钠粉末na2moo4溶解于去离子水中，超声溶解时间为5～15min，制成钼前驱体溶液；所述钼酸钠粉末na2moo4的用量是每9个平方厘米的质量为0.5～0.7g，去离子水体积为100ml；

将l-半胱氨酸粉末c3h7no2s溶解于的去离子水中，超声溶解时间为5～15min，制成l-半胱氨酸硫前驱体溶液；所述l-半胱氨酸粉末c3h7no2s的用量是每9个平方厘米的质量为0.5～0.7g，离子水体积为100ml；

或将硫脲粉末ch4n2s溶解于去离子水中，超声溶解时间为5～15min，制成硫脲硫前驱体溶液；所述硫脲粉末ch4n2s的用量是每9个平方厘米的质量为0.6～1.0g，离子水体积为100ml；

步骤4、水热法于玻璃表面生长类石墨烯二硫化钼薄膜：将步骤2处理后的洁净玻璃置于水热反应釜底部，于水热釜溶液中加入前驱体溶液，混合超声10～30min；拧紧水热釜，置于烘箱中，升温至200℃保持6～14h；反应结束，自然降温至常温，即得到类石墨烯二硫化钼基光吸收可调的自清洁生态玻璃。

所述前驱体溶液为溶质物质的量之比为1:1～1:4的钼前驱体溶液与l-半胱氨酸硫前驱体溶液的混合液；

或为溶质物质的量之比为1:1～1:4的钼前驱体溶液与硫脲硫前驱体溶液的混合液。

一种所制备的类石墨烯二硫化钼基光吸收可调的自清洁生态玻璃的性能测试方法，其特征在于：于自清洁表面旋涂有机物甲基橙，溶液浓度为1×10³mol/l，体积为200μl；随后，使用光照自清洁表面，每隔5min采用紫外可见光分光光度计进行吸收光测试，分析其表面有机物降解能力；取不同的反应条件下的二硫化钼基调光玻璃，采用紫外可见光分光光度计进行吸收光测试，分析其光学吸收和透光选择性的能力；稳定性测试采用用水冲洗后氮气吹干的循环测试方法，进行一次光学吸收测试后，采用去离子水持续冲洗，冲洗时间为3min，然后用氮气吹干；随后，重复光学吸收测试，重复次数为8次。

有益效果

本发明提出的一种类石墨烯二硫化钼基光吸收可调的自清洁生态玻璃及制备方法，采用水热法在普通玻璃表面直接生长二硫化钼材料，其成分为mos2，通过对二硫化钼薄膜生长过程调控，实现玻璃对可见光吸收范围调控功能及自清洁功能，从而达到玻璃调光功能及自清洁的目的。类石墨烯二硫化钼表面膜材在玻璃表面的生长过程中，改变反应前驱体和反应时间，二硫化钼的表面形貌、生长方向发生改变，进而实现光线透过可控的目的。二硫化钼通过水热法直接生长于玻璃上，自清洁性能优良，并可以实现光线透过可控功能。这样的新型类石墨烯二硫化钼调光自清洁玻璃的制备研究能够进一步推进调光玻璃制备技术的发展及应用。

本发明制备所得膜材纯度高，生长均匀，表面形貌结构可控性的宽层间距二硫化钼薄膜，产品质量稳定，生产成本低。本发明提供的制备方法可根据前驱体溶液比例、反应时间对二硫化钼材料的形貌进行调控，通过表面膜材形貌调控二硫化钼纳米薄膜的光学吸收特性，实现不同的可见光透过能力。并且，水热法直接生长的二硫化钼薄膜与玻璃具有很好的结合力，薄膜结构稳定。此种方法制备的调光玻璃具备较好控光学吸收可控能力，通过实现调控可见光透过，使室内透过光线可控，舒适宜人，并具备自清洁和空气净化能力，自清洁和空气净化能力较持久，适合在建筑物内外部玻璃幕墙等领域进行推广。

附图说明

图1是种类石墨烯二硫化钼基调光自清洁玻璃表面电镜图。其中500nm是尺寸标尺。

图2是类石墨烯二硫化钼基调光自清洁玻璃表面膜材能谱结果分析图。

图3是类石墨烯二硫化钼基调光自清洁玻璃光吸收分析图。纵坐标为光吸收强度，横坐标为波长，单位为nm。

图4是类石墨烯二硫化钼基调光自清洁玻璃光自清洁性能分析图。纵坐标为有机物降解百分比，横坐标为时间，单位为min。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

实施例一：

用水和清洁剂除去表面普通污渍，玻璃面积为3cm×3cm。随后，先后采用丙酮和乙醇浸泡并超声清洗玻璃，超声时间为15min，最后使用去离子水反复清洗，清洗次数为3次。清洗干净的玻璃使用n2吹扫除去表面水分，吹扫时间为5min。取洁净的玻璃，进行紫外光照清洗处理，光照时间为15min。取钼酸钠粉末(na2moo4)，质量为0.5g，溶解于体积为100ml的去离子水中，超声溶解时间为10min，制成钼前驱体溶液。取l-半胱氨酸粉末(c3h7no2s)，质量为0.5g，溶解于体积为100ml的去离子水中，超声溶解时间为10min，制成l-半胱氨酸硫前驱体溶液。预处理后的洁净玻璃置于水热反应釜底部，于水热釜溶液中加入前驱体溶液比例为钼前驱体溶液与l-半胱氨酸硫前驱体溶液的溶质物质的量之比为1:1，均匀混合超声10min。拧紧水热釜，置于烘箱中，升温至200℃保持6h。反应结束，自然降温至常温，即可得到新型二硫化钼基调光玻璃。

性能测试：对制备的二硫化钼调光玻璃采用紫外可见光分光光度计进行吸收光测试，分析其光学吸收和透光选择性的能力。然后去离子水持续冲洗，冲洗时间为3min，然后用氮气吹干。随后，重复光学吸收测试，重复次数为8次。光学吸收能力为初次的95.3％。于自清洁表面旋涂有机物甲基橙，溶液浓度为1×10³mol/l，体积为200μl。随后，使用光照自清洁表面，每隔5min采用紫外可见光分光光度计进行吸收光测试，分析其表面有机物降解能力。

实施例二：

用水和清洁剂除去表面普通污渍，玻璃面积为3cm×3cm。随后，先后采用丙酮和乙醇浸泡并超声清洗玻璃，超声时间为20min，最后使用去离子水反复清洗，清洗次数为5次。清洗干净的玻璃使用n2吹扫除去表面水分，吹扫时间为10min。取洁净的玻璃，进行紫外光照清洗处理，光照时间为30min。取钼酸钠粉末(na2moo4)，质量为0.7g，溶解于体积为100ml的去离子水中，超声溶解时间为10min，制成钼前驱体溶液。取l-半胱氨酸粉末(c3h7no2s)，质量为0.7g，溶解于体积为100ml的去离子水中，超声溶解时间为15min，制成l-半胱氨酸硫前驱体溶液。预处理后的洁净玻璃置于水热反应釜底部，于水热釜溶液中加入前驱体溶液比例为钼前驱体溶液与l-半胱氨酸硫前驱体溶液的溶质物质的量之比为1:2，均匀混合超声15min。拧紧水热釜，置于烘箱中，升温至200℃保持8h。反应结束，自然降温至常温，即可得到新型二硫化钼基调光玻璃。

性能测试：对制备的二硫化钼调光玻璃采用紫外可见光分光光度计进行吸收光测试，分析其光学吸收和透光选择性的能力。然后去离子水持续冲洗，冲洗时间为3min，然后用氮气吹干。随后，重复光学吸收测试，重复次数为8次。光学吸收能力为初次的96.3％。于自清洁表面旋涂有机物甲基橙，溶液浓度为1×10³mol/l，体积为200μl。随后，使用光照自清洁表面，每隔5min采用紫外可见光分光光度计进行吸收光测试，分析其表面有机物降解能力。

实施例三：

用水和清洁剂除去表面普通污渍，玻璃面积为3cm×3cm。随后，先后采用丙酮和乙醇浸泡并超声清洗玻璃，超声时间为30min，最后使用去离子水反复清洗，清洗次数为3次。清洗干净的玻璃使用n2吹扫除去表面水分，吹扫时间为10min。取洁净的玻璃，进行紫外光照清洗处理，光照时间为30min。取钼酸钠粉末(na2moo4)，质量为0.5g，溶解于体积为100ml的去离子水中，超声溶解时间为10min，制成钼前驱体溶液。取硫脲粉末(ch4n2s)，质量为0.6g，溶解于体积为100ml的去离子水中，超声溶解时间为10min，制成硫脲硫前驱体溶液。预处理后的洁净玻璃置于水热反应釜底部，于水热釜溶液中加入前驱体溶液比例为钼前驱体溶液与硫脲硫前驱体溶液的溶质物质的量之比为1:3，均匀混合超声30min。拧紧水热釜，置于烘箱中，升温至200℃保持8h。反应结束，自然降温至常温，即可得到新型二硫化钼基调光玻璃。

性能测试：对制备的二硫化钼调光玻璃采用紫外可见光分光光度计进行吸收光测试，分析其光学吸收和透光选择性的能力。然后去离子水持续冲洗，冲洗时间为3min，然后用氮气吹干。随后，重复光学吸收测试，重复次数为8次。光学吸收能力为初次的96.7％。于自清洁表面旋涂有机物甲基橙，溶液浓度为1×10³mol/l，体积为200μl。随后，使用光照自清洁表面，每隔5min采用紫外可见光分光光度计进行吸收光测试，分析其表面有机物降解能力。

实施例四：

用水和清洁剂除去表面普通污渍，玻璃面积为3cm×3cm。随后，先后采用丙酮和乙醇浸泡并超声清洗玻璃，超声时间为45min，最后使用去离子水反复清洗，清洗次数为4次。清洗干净的玻璃使用n2吹扫除去表面水分，吹扫时间为15min。取洁净的玻璃，进行紫外光照清洗处理，光照时间为15min。取钼酸钠粉末(na2moo4)，质量为0.7g，溶解于体积为100ml的去离子水中，超声溶解时间为15min，制成钼前驱体溶液。取硫脲粉末(ch4n2s)，质量为1.0g，溶解于体积为100ml的去离子水中，超声溶解时间为15min，制成硫脲硫前驱体溶液。预处理后的洁净玻璃置于水热反应釜底部，于水热釜溶液中加入前驱体溶液比例为钼前驱体溶液与l-半胱氨酸硫前驱体溶液的溶质物质的量之比为1:4，均匀混合超声30min。拧紧水热釜，置于烘箱中，升温至200℃保持14h。反应结束，自然降温至常温，即可得到新型二硫化钼基调光玻璃。

性能测试：对制备的二硫化钼调光玻璃采用紫外可见光分光光度计进行吸收光测试，分析其光学吸收和透光选择性的能力。然后去离子水持续冲洗，冲洗时间为3min，然后用氮气吹干。随后，重复光学吸收测试，重复次数为8次。光学吸收能力为初次的97.5％。于自清洁表面旋涂有机物甲基橙，溶液浓度为1×10³mol/l，体积为200μl。随后，使用光照自清洁表面，每隔5min采用紫外可见光分光光度计进行吸收光测试，分析其表面有机物降解能力。