本發(fā)明涉及一種無醇型可見光光催化納米分散液的低溫制備方法，適合于可見光光催化室內(nèi)空氣凈化產(chǎn)品制備領(lǐng)域，尤其適用于以噴涂方式負(fù)載于車輛內(nèi)部的布質(zhì)基材。
背景技術(shù)：
光催化是一種在環(huán)境領(lǐng)域有著重要應(yīng)用前景的綠色技術(shù)，它為空氣凈化、水質(zhì)凈化提供了一種新的解決思路。目前歐美、日本開發(fā)了多種較為成熟光催化凈化產(chǎn)品，例如日本東陶機(jī)器（株）綜合研究所開發(fā)的適于空氣凈化的Hydrotect系列產(chǎn)品，又如美國Entegris超純水公司開發(fā)的LiquidLens? UPW水質(zhì)凈化系統(tǒng)等。
光催化劑的制備是光催化技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，其制備路線按鈦源分類可分為無機(jī)合成和有機(jī)合成。無機(jī)合成得到的過氧鈦酸因存在膠粒尺寸大、分散性不好、必須通過高溫?zé)Y(jié)才能有光催化特性等問題，所以人們更多采用有機(jī)合成方式來制備光催化劑。
有機(jī)合成常使用四氯化鈦、鈦酸四乙酯、鈦酸四正丙酯、鈦酸四異丙酯或者鈦酸四丁酯做為有機(jī)鈦源。上述有機(jī)鈦源水解所得的二氧化鈦分散液常常味道刺激，這是因為合成時1.可能加入了某種醇類溶劑；2.可能加入了水解抑制劑乙酰丙酮等；3.有機(jī)鈦源水解產(chǎn)物含有醇類揮發(fā)性產(chǎn)物；4.加入了酸或堿。這樣含刺激醇味或是含其它難聞氣味的分散液很難作為光催化日用凈化產(chǎn)品的基礎(chǔ)配方液，不僅是因為當(dāng)開發(fā)各種香型凈化產(chǎn)品時會掩蓋香味，更重要的是消費者不會購買此類氣味難聞的凈化產(chǎn)品。
有機(jī)鈦源水解常常運用滴加操作，如果滴加速度過慢，有機(jī)鈦源因遇空氣和水汽易固化，則會在滴加管尖形成長長的固體物；如果滴加速度過塊，易在水溶液中形成塊狀物質(zhì)，但是需要經(jīng)過長時間攪拌才能消除。有時通過加入醇類將有機(jī)鈦源稀釋，以降低水解速度，但又將引入有氣味的溶劑。所以制備速度的提升是實驗室制備跨向工業(yè)生產(chǎn)的一個瓶頸。
有機(jī)鈦源水解所得的膠粒尺寸與所選用的催化劑性質(zhì)相關(guān)：若使用酸性催化劑，有機(jī)鈦源水解由H3O+的親電機(jī)理引起，水解易進(jìn)行，所得膠粒較小，易于分散；若使用堿性催化劑，水解由OH?親核取代引起，縮聚速度大大提高，所得膠粒較大。所以一般制備都選用酸性催化法，但是得到的液體，酸性強(qiáng)的也會給使用者健康帶來潛在危害。
含鈦量并不是越多越好。適用于噴涂的光催化分散液的含鈦量如果比較高，如1%，會在深色的基材形成白色的斑痕，這將影響基材的視覺感受。
另外，通過有機(jī)鈦源水解制備所得光催化劑基礎(chǔ)液，僅僅能在紫外光下產(chǎn)生強(qiáng)的響應(yīng)，產(chǎn)生羥基自由基以去除污染；而在可見光下，尤其在微弱的可見光下卻難以起作用，大大限制了此類光催化劑的使用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種無醇型可見光光催化納米分散液的低溫制備方法，通過此方法能夠得到一種無醇、弱酸性可見光光催化分散液，其以噴涂的方式噴于深色基材表面不會形成明顯白色斑痕。
本發(fā)明采用如下的工藝過程：
（1） 以蒸餾水為溶劑，加入酸性催化劑，調(diào)節(jié)pH=1，得到體積為V0的酸性溶液；
（2） 向上述酸性溶液中加入較二氧化鈦物質(zhì)的量0.01~2%的抗菌組分，強(qiáng)力攪拌1~5h；
（3） 再向酸性溶液中直接加入較V0的1~10%有機(jī)鈦源和較二氧化鈦質(zhì)量0.05~1%可見光光催化組分，強(qiáng)力攪拌0.5h，用循環(huán)納米膠體磨配合加工，至水解完全；
（4） 再向其中加入較二氧化鈦質(zhì)量0.01~0.1%的P25粉體，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，55~80°C條件下常壓加熱旋轉(zhuǎn)5~10h；
（5） 將上述液體在40~50°C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中負(fù)壓蒸發(fā)至V0的70~80%；
（6） 添加蒸餾水到上述濃縮液中至V0的7~12倍；
（7） 調(diào)節(jié)上述液體的pH到4-5。
（8） 加入表面活性劑，其添加量為最終質(zhì)量的0.1~1%。
進(jìn)一步地，上述步驟（1）所用到的酸性催化劑可以選用鹽酸、硝酸、磷酸中的一種或者它們之間的任意混合物。
進(jìn)一步地，上述步驟（2）所用到的抗菌組分可以選用Zn類、Ag類、Cu類化合物中的一種或者它們之間的任意混合物，其中選取的鹽類不應(yīng)與上述步驟（1）所用到的酸性催化劑產(chǎn)生沉淀。
進(jìn)一步地，上述步驟（3）所用到的有機(jī)鈦源可以選用鈦酸四乙酯、鈦酸四正丙酯、鈦酸四異丙酯、鈦酸四丁酯中的一種或者它們之間的任意混合物。
進(jìn)一步地，上述步驟（3）所用到的可見光催化組分可以選用Pt類、La類、Bi類、Co類、Ni類化合物中的一種或者它們之間的任意混合物。
進(jìn)一步地，上述步驟（8）所用到的表面活性劑可以選用Triton X-100、十二烷基苯磺酸鈉、雙十八烷基胺鹽酸鹽中的一種或者它們之間的任意混合物。
本發(fā)明開始構(gòu)建了酸性的環(huán)境，為有機(jī)鈦源水解為小顆粒鈦做準(zhǔn)備。選取合適的Zn類、Ag類、Cu類化合物中一種或其中幾種可溶性的鹽類，充分?jǐn)嚢?，使其充滿酸性環(huán)境，此時不應(yīng)當(dāng)有沉淀產(chǎn)生，構(gòu)建了一個含金屬離子的酸性溶液體系。再直接加入有機(jī)鈦源和可見光光催化組分，充分?jǐn)嚢韬图羟械臈l件下，使得鈦源中的鈦元素、可見光光催化組分中的元素和上述可溶性的鹽類中金屬離子充分結(jié)合；水解過程中，可以形成含金屬元素?fù)诫s的可見光鈦無定型溶膠。加入少量的P25粉末作為引發(fā)晶，無定型鈦溶膠在適當(dāng)加溫和時間下向銳鈦溶膠轉(zhuǎn)化。水和有機(jī)鈦源中的醇類副產(chǎn)物形成共沸物，負(fù)壓加溫旋蒸去適當(dāng)?shù)捏w積，去掉醇類以消除溶劑的特殊氣味影響。稀釋并調(diào)節(jié)溶膠pH，調(diào)節(jié)其中有效成分含量和弱酸性，使得噴涂效果提升并提高安全性。添加表面活性劑也使噴涂效果提升。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點：利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀處理的可見光光催化分散液沒有異味，適于作為添加香型的光催化產(chǎn)品的基礎(chǔ)液；通過直接加入鈦酸酯結(jié)合使用膠粒磨，適用于工業(yè)化，可以使生產(chǎn)實現(xiàn)快速化；低溫制備方式使生產(chǎn)成本降低；最后的稀釋步驟將溶液變?yōu)槿跛嵝郧医档土朔稚⒁褐锈伒臐舛?，提高了使用的安全性，噴涂時不會形成白色斑痕；添加的可見光催化成分使制備的分散液具有可見光光催化效果。
具體實施方法
現(xiàn)結(jié)合具體實施方案對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
實施例1
向100mL蒸餾水中加入適量37%鹽酸溶液，配置pH=1的鹽酸溶液。然后加入0.065g的氯化鋅，強(qiáng)力攪拌2h。直接加入10mL的鈦酸四乙酯和0.002g的二氯四氨合鉑，強(qiáng)力攪拌0.5h，用循環(huán)納米膠體磨配合加工。加入0.004g的P25，在65°C條件下用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀常壓處理所得液體8h。在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中蒸發(fā)前述含鈦液至70mL。添加蒸餾水使提及達(dá)到800mL，調(diào)節(jié)pH到4。最后，加入1mL的十二烷基苯磺酸鈉。得到A液。
實施例2
向250mL蒸餾水中加入適量65%硝酸溶液，配置pH=1的硝酸溶液。然后加入0.027g的硝酸銅，強(qiáng)力攪拌1h。直接加入20mL的鈦酸四正丙酯和0.003g的乙酸鈷，強(qiáng)力攪拌0.5h，用循環(huán)納米膠體磨配合加工。加入0.003g的P25，在70°C條件下用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀常壓處理所得液體9h。在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中蒸發(fā)前述含鈦液至200mL。添加蒸餾水使提及達(dá)到2000mL，調(diào)節(jié)pH到4.5。最后，加入2mL的Triton X-100。得到B液。
實施例3
向500mL蒸餾水中加入適量85%磷酸溶液，配置pH=1的磷酸溶液。然后加入0.24g的硝酸銀，強(qiáng)力攪拌1h。直接加入25mL的鈦酸四丁酯和0.003g的硝酸鎳，強(qiáng)力攪拌0.5h，用循環(huán)納米膠體磨配合加工。加入0.006g的P25，在60°C條件下用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀常壓處理所得液體6h。在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中蒸發(fā)前述含鈦液至400mL。添加蒸餾水使提及達(dá)到4000mL，調(diào)節(jié)pH到5。最后，加入4mL的雙十八烷基胺鹽酸鹽。得到C液。
實施例4
取100mL的A、B和C液，灌裝進(jìn)帶噴頭的小瓶中，噴頭規(guī)格為24/410，材質(zhì)為PP。噴圖基材選用20cm x 10cm無紡布。垂直距離基材20cm處，進(jìn)行噴射處理，按每100cm2噴圖3次，每次噴涂量約0.2mL。采用GB/T 23761-2009標(biāo)準(zhǔn)檢測乙醛氣體去除效率，采用波長范圍為400-760nm，功率8W的四只管狀熒光燈，F(xiàn)ID檢測器，載氣為流速40mL/min的高純氮氣，乙醛濃度約為5.0mL/m3，流量為50mL/min。A、B和C液乙醛光催化去除率分別為64.3%，72.4%，67.8%。