一种可见光下降解甲醛的光触媒溶液及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种可见光下降解甲醛的光触媒溶液及其制备方法，其原料按质量份数构成为：纳米氮氧化钛0.05％-1％，硅烷偶联剂1％-5％，阴离子或阳离子表面活性剂1-5％，锚链高分子分散剂1-5％，去离子水84％-96.95％。本发明针对纳米氮氧化钛在去离子水中难以均匀分散，将纳米粉体表面改性：采用偶联剂对纳米氮氧化钛进行有机改性，使得纳米粉体表面被一层有机分子膜所包覆，提高了纳米氮氧化钛分散时的空间位阻作用。在纳米氮氧化钛溶液中加入阴、阳离子表面活性剂，通过表面活性剂复配使得纳米粉体能够均匀分散于溶液中，降低纳米粉体在水中的沉降。本发明的光触媒溶液在可见光下可持续高效的降解甲醛，甲醛的去除率可达到87％；而且采用纳米技术降解甲醛，稳定、无毒，对环境没有危害。
【专利说明】一种可见光下降解甲醛的光触媒溶液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光触媒溶液及其制备方法，具体地说，涉及一种可见光下持续高 效的降解甲醛的光触媒溶液及其制备方法，属于精细化工领域。
【背景技术】
[0002] 光触媒（photocatalyst)是光（photo = light) + 触媒（催化剂）（catalyst)的 合成词。光触媒通常是以微米级甚至纳米级的小颗粒的具有光催化功能的光半导体材料的 全称，是当前国际上国内治理室内环境污染、甲醛污染最理想的材料。
[0003] 光触媒在阳光或灯光的照射下，会产生像光合作用的一样的光反应，产生出氧化 能力极强的自由r和活性氧0%具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物 和部分无机物，比如甲醛、苯等污染物，能波坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭 细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水（h2o)和二氧化碳（co2)，因为具 有极强的杀菌、除臭、防霉、净化空气功能。
[0004] 二氧化钛作为光催化剂，在受到紫外光的辐照下，内部电子收到激发，与空气中的 氧和水分子发生作用，产生带负电的电子和带正电的空穴。空穴会向着氧化表面水分子的 方向起作用，电子会使空气或水中的氧还原，产生强烈的氧化还原反应，将吸附在表面的有 机物分解成水和二氧化碳，可对室内空气中的甲醛、苯等有害气体进行讲解，从而实现净化 空气的目的。
[0005]尽管二氧化钛具有自身不分解，可以利用阳光等自然光线中的紫外线永久地起作 用等优点，但要充分和有效的利用光催化技术，还取决于光催化反应的激发和反应效率。由 于二氧化钛的禁带宽度较宽（Eg = 3. 2ev)，只有波长小于387. 5nm的紫外线才能被吸收和 利用，而太阳光中的这部分紫外线（300_400nm)只占到达地面上太阳光的4-6%，因此对太 阳光能的利用率很低。
【发明内容】
[0006]本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种可见光下降解甲醛的光触媒 溶液。
[0007] 为了实现上述的目的，本发明的技术方案是：一种可见光下降解甲醛的光触媒溶 液，其原料按质量份数构成为：纳米氮氧化钛0. 05% -1 %，硅烷偶联剂1% -5%，阴离子或 阳离子表面活性剂1-5%，锚链高分子分散剂1-5%，去离子水84% -96. 95%。
[0008]优选的是，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570或KH590。
[0009]优选的是，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠；所述 阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
[0010] 优选的是，所述锚链高分子分散剂为含有氨基或亚氨基基团的高分子表面活性 剂。
[0011] 本发明还提供了一种光触媒溶液的制备方法，包括如下步骤：
[0012] 首先，将纳米氮氧化钛和硅烷偶联剂及阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂在 有机溶剂的水浴回流，经过蒸馏干燥制得改性纳米氮氧化钛粉体；
[0013] 其次，将制得的改性纳米氮氧化钛粉体、锚链高分子分散剂、去离子水混合加入球 磨机或砂磨机或超声机或高速剪切机中，经球磨、或砂磨或超声或高速剪切分散混合后即 得。
[0014] 优选的是，所述有机溶剂为石油醚。
[0015] 优选的是，所述水浴的温度为60°C -90°c。
[0016] 优选的是，所述回流的时间为5-8小时。
[0017] 本发明针对纳米氮氧化钛在去离子水中难以均匀分散，首先将纳米粉体表面改 性：采用偶联剂对纳米氮氧化钛进行有机改性，使得纳米粉体表面被一层有机分子膜所包 覆，提高了纳米氮氧化钛分散时的空间位阻作用。在纳米氮氧化钛溶液中加入阴、阳离子表 面活性剂，通过表面活性剂复配使得纳米粉体能够均匀分散于溶液中，降低纳米粉体在水 中的沉降。本发明的光触媒溶液在可见光下可持续高效的降解甲醛，甲醛的去除率可达到 87% ;而且采用纳米技术降解甲醛，纳米材料稳定、无毒，对环境没有危害。
【具体实施方式】
[0018] 下面通过实施例对本发明做进一步说明，但这些实施例并不限制本发明的保护范 围。
[0019] 本发明提供了一种可见光下降解甲醛的光触媒溶液，其原料按质量份数构成为： 纳米氮氧化钛0.05% -1 %，硅烷偶联剂1% -5%，阴离子或阳离子表面活性剂1-5%，锚链 高分子分散剂1-5%，去离子水84% -96.95%。
[0020] 优选的是，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570或KH590。
[0021] 优选的是，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠；所述 阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
[0022] 优选的是，所述锚链高分子分散剂为含有氨基或亚氨基基团的高分子表面活性 剂。
[0023] 实施例1:
[0024] 1、按质量份，将0. 25份纳米氮氧化钛和1份的硅烷偶联剂KH550及1份阴离子表 面活性剂十二烷基苯磺酸钠在有机溶剂石油醚中水浴（60°C)回流6小时，再经过蒸馏干燥 制得改性纳米氮氧化钛粉体。
[0025] 2、将第一步制备的改性纳米氮氧化钛粉体加入3份锚链高分子分散剂及94. 75份 去离子水，将上述混合物通过高压剪切分散装置（每分钟2000转）进行分散处理，真空过 滤、缓冲贮存，即得到光触媒溶液。
[0026] 实施例2:
[0027]1、按质量份，，将1份纳米氮氧化钛和3份的硅烷偶联剂KH570及3份阳离子表面 活性剂十六烷基三甲基溴化铵在有机溶剂石油醚中水浴（60°C)回流6小时，再经过蒸馏干 燥制得改性纳米氮氧化钛粉体。
[0028] 2、将第一步制备的改性纳米氮氧化钛粉体加入3份锚链高分子分散剂及90份去 离子水，将上述混合物通过高压剪切分散装置（每分钟2000转）进行分散处理，真空过滤、 缓冲贮存，即得到光触媒溶液。
[0029] 检测方法：
[0030] 1、试验在两个相同密闭的容积为1. 5m3的检测舱中进行，一个为样品舱，另一个为 空白舱。
[0031] 2、光触媒溶液喷涂到3张lm2的纸基上，第一遍自然晾干后，喷涂第二遍，第二遍 自然晚干后，再嗔涂弟二遍。待样品自然晚干后，挂在样品舱内。
[0032] 3、将相同的甲醛释放源（不间断缓慢释放）分别放入两舱内，开启风扇，使释放 源与舱内空气混合均匀，趋于平衡，关闭风扇，采样样品舱内空气中的甲醛浓度为初始浓度 值。
[0033] 4、分别于24h、48h后采样并测定两舱内空气中的甲醛浓度值。
[0034] 5、去除效果计算方式 y = (cA_cB)/cA*100% ;
[0035] 式中：y-去除率，％ ;cA为24h/48h空白舱污染物浓度值；cB为24h/48h样品舱 污染物浓度值。
[0036] 实施例1检测结果为：
【权利要求】
1. 一种可见光下降解甲醛的光触媒溶液，其特征在于，其原料按质量份数构成为：纳 米氮氧化钛0.05% -1 %，硅烷偶联剂1% -5%，阴离子或阳离子表面活性剂1-5%，锚链高 分子分散剂1-5%，去离子水84% -96. 95%。
2. 根据权利要求1所述的光触媒溶液，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、 KH570 或 KH590。
3. 根据权利要求1所述的光触媒溶液，其特征在于：所述阴离子表面活性剂为十二烷 基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠；所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
4. 根据权利要求1所述的光触媒溶液，其特征在于：所述锚链高分子分散剂为含有氨 基或亚氨基基团的高分子表面活性剂。
5. -种如权利要求1所述光触媒溶液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 首先，将纳米氮氧化钛和硅烷偶联剂及阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂在有机 溶剂的水浴回流，经过蒸馏干燥制得改性纳米氮氧化钛粉体； 其次，将制得的改性纳米氮氧化钛粉体、锚链高分子分散剂、去离子水混合加入球磨机 或砂磨机或超声机或高速剪切机中，经球磨、或砂磨或超声或高速剪切分散混合后即得。
6. 根据权利要求5权利要求1所述光触媒溶液的制备方法，其特征在于：所述有机溶 剂为石油醚。
7. 根据权利要求5所述光触媒溶液的制备方法，其特征在于：所述水浴的温度为 6(TC -90。。。
8. 根据权利要求5所述光触媒溶液的制备方法，其特征在于：所述回流的时间为5-8 小时。
【文档编号】C09C3/04GK104399532SQ201410554179
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】张玉敏, 李真理 申请人:北京慧米诺科技有限公司