一種納米二氧化鈦自清潔玻璃的低溫製備方法
2023-05-11 10:20:26 1
專利名稱：一種納米二氧化鈦自清潔玻璃的低溫製備方法
技術領域：
本發明屬於化工技術領域，具體涉及一種低溫製備納米二氧化鈦自清潔玻璃的方法。
製備TiO2薄膜的方法很多，各有其優缺點。如用直流反應磁控濺射等物理法沉積TiO2薄膜的玻璃具有良好的透明性、較強的光催化性能和光致超親水性，薄膜均勻、厚度可控，但必須真空系統，設備價格昂貴，另外濺射速率也是制約其發展的一大瓶頸；溶膠-凝膠法製備的薄膜具有純度高、反應條件易於控制等優點，但需要在較高溫度下進行烘烤；而化學氣相沉積法在製備大面積薄膜時尚存在一定的難度。正是由於各種制膜方法與手段中存在的各種局限性，從而嚴重製約了納米TiO2薄膜材料的實用化進程。
本發明提出的低溫固化製備納米二氧化鈦薄膜自清潔玻璃方法，以二氧化矽、銳鈦礦型TiO2溶膠納米材料為基礎成份，採用提拉法在玻璃基板表面形成薄膜，在室溫下乾燥、固化，或在小於300℃溫度下處理後自然冷卻即可。
本發明中，二氧化矽來源於水溶性矽溶膠或正矽酸乙脂水解，銳鈦礦型TiO2溶膠由TiCl4或其它鈦鹽水解製備而獲得，各組分的相對含量為(以總容量為1單位)正矽酸乙脂或水溶性矽溶膠0.1～10％，銳鈦礦型TiO2溶膠1～30％(TiO2淨含量為0.065％～1.948％)，其餘為去離子水或去離子水和HCl。薄膜結構如
圖1示。
製備的具體步驟為將上述基礎組份用無水乙醇稀釋，加入去離子水，或者直接加入去離子水，攪拌均勻成膠體，把玻璃基板垂直放於膠體中，然後勻速提拉起來，在室溫下乾燥、固化，或在小於300℃溫度下處理後自然冷卻，即得納米二氧化鈦自清潔玻璃。
實驗證明，由本發明製備的自清潔玻璃具有良好的超親水性和光催化性能1.親水性實驗。在功率密度為200μW/cm2，波長為254nm的紫外光下照射，測量水滴(1μl)與薄膜表面的接觸角隨紫外光照射時間的變化。經過40min時間的照射後，接觸角小於1度，如圖2所示。具有很好的防霧功能。
2.光催化實驗。在功率密度約為100μW/cm2，波長為254nm的紫外光下照射，對染料亞甲基藍的分解，如圖3所示。
3.將一塊一半鍍有納米二氧化鈦薄膜的玻璃於2002年3月26日至2002年11月10日間放置於在室外的窗臺上，結果用水衝後，有該納米TiO2薄膜的部分清潔明亮，而無薄膜的部分汙物仍在其表面。
本發明方法，設備簡單，投資小，易於工業化生產。
本自清潔玻璃可廣泛用於建築物的窗玻璃，汽車反光鏡等。
圖2為親水實驗中，接觸角隨紫外光照射時間變化的圖示。其中，圖2(a)為光照前(-6°)圖示，圖2(b)為光照後(-0°)圖示，圖2(c)為變化曲線。
圖3為光催化實驗中，對染料亞甲基藍的分解圖示。
圖中標號1為玻璃基板，2為薄膜。
實施例1將9.2ml銳鈦礦型TiO2膠體、3ml水溶性矽溶膠及47.8ml去離子水混合併攪拌均勻；將事先準備好的清潔的玻璃基板垂直放入膠體中，然後將其勻速提拉起來，置於乾淨的環境中，並在室溫下乾燥、固化或在小於等於300℃下處理後自然冷卻。由此製備的自清潔玻璃在波長為254nm、光功率密度為200μW/cm2的紫外光下照射40分鐘後，接觸角由54°降至1°以下，接近於0°，具有明顯的防霧功能。
實施例2將4ml的正矽酸乙脂與50ml無水乙醇(≥99.7％)混合攪拌4小時後，加入去離子水(4ml)與HCl(0.12ml)的混合液，並攪拌2小時；再將用無水乙醇(50ml)稀釋的銳鈦礦型TiO2膠體(20ml)加入其中，用超聲器混合均勻。將事先準備好的乾淨玻璃基板置入其中，並垂直勻速提拉起來，將其放置在乾淨的環境中自然乾燥、固化或在小於等於300℃下處理後自然冷卻即可。由此製備的自清潔玻璃在波長為254nm、光功率密度為160μW/cm2的紫外光下照射40分鐘後，對水的接觸角由13°降至1°以下。
權利要求
1.一種納米二氧化鈦自清潔玻璃低溫製備方法，其特徵在於以二氧化矽和銳鈦礦型TiO2納米材料為基礎成份，製成膠體，採用提拉法在玻璃基板表面形成薄膜，在室溫下乾燥、固化，或在小於300℃的溫度下處理，然後冷卻。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於二氧化矽來源於水溶性矽溶膠或正矽酸乙酯，銳鈦礦型TiO2溶膠由TiCl4或其它鈦鹽水解製備而獲得。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於膠體中各組份的含量為正矽酸乙酯或水溶性矽溶膠0.1-10％，銳鈦礦型TiO2溶膠1-30％，銳鈦礦型TiO2中TiO2溶淨含量為0.065-1.948％。
4.根據權利要求3所述的製備方法，其特徵在於製備的具體步驟如下將基礎組份用無水乙醇稀釋，再加入去離子水，或者直接加入離子水，攪拌均勻成膠體，把玻璃基板垂直放於膠體中，然後勻速提拉起來，在室溫下乾燥、固化，或者在小於300℃溫度下處理後自然冷卻。
全文摘要
本發明是一種納米二氧化鈦自清潔玻璃的低溫處理方法。它以二氧化矽、銳鈦礦型溶膠納米材料為基礎組份，採用提拉法在玻璃基板表面形成薄膜，在室溫下乾燥、固化，或者在小於300℃溫度下處理後自然冷卻。所製備的自清潔玻璃，具有良好的光催化性能和超親水性能，且透光率較高，透光均勻。本發明方法設備簡單，投資小，易於工業化生產。
文檔編號C03C17/30GK1417147SQ0215072
公開日2003年5月14日 申請日期2002年11月26日 優先權日2002年11月26日
發明者任達森, 崔曉莉, 沃松濤, 楊錫良, 章壯健 申請人:復旦大學