二氧化鈦光觸媒的結構的製作方法

2024-02-17 20:19:15

二氧化鈦光觸媒的結構的製作方法
【專利摘要】本發明公開一種二氧化鈦光觸媒的結構，包含載體及形成在載體上的二氧化鈦薄膜，其中二氧化鈦薄膜包含二氧化鈦橢圓球形顆粒。而且，本發明的二氧化鈦為銳鈦礦結構，此二氧化鈦橢圓球形顆粒的長軸為10至15納米，短軸為3至6納米。此二氧化鈦薄膜具有超親水性，並具有更強的去汙與自潔的功效。以日光燈、紫外光燈或太陽光照射時，此二氧化鈦薄膜具有高的活性。
【專利說明】二氧化鈦光觸媒的結構

【技術領域】
[0001]本發明揭示一種二氧化鈦光觸媒的結構。

【背景技術】
[0002]所謂光觸媒，就是經過光的照射，可以促進化學反應的物質。目前可用來作為光觸媒的物質有二氧化鈦等氧化物，其中二氧化鈦因為具有強大的氧化能力，高化學穩定度，及無毒的特性，最常被使用來做為光觸媒的物質。光觸媒可用於處理空氣中低濃度的有害化學物質，本身不會釋出有害物質，因此是極佳的環境淨化用觸媒。光觸媒具有消臭、殺菌、抗菌、防汙和除去有害物質等功能，但目前的光觸媒於365nm紫外光下抗菌效果有限，於無紫外光的環境下無抗菌效果。
[0003]二氧化鈦的結晶構造有正方晶系的金紅石(rutile)型、銳鈦礦(anatase)型及屬於斜方晶系的板鈦礦(toookite)型3種。其中只有銳鈦礦結構具光觸媒的效果。光催化處理程序的光分解機制是藉由紫外光或太陽光激發光觸媒，使觸媒產生電子與電洞，藉以氧化表面吸附的物質，進而將表面吸附的物質分解為小分子。以二氧化鈦為例，二氧化鈦吸收光產生電子及電洞，此電洞具有相當強的氧化能力，可以將吸附在二氧化鈦表面的汙染物分子直接氧化使其分解，或者將吸附於物質表面的水分子氧化為氫氧自由基。原本大分子的汙染物，經由光觸媒反應將大分子裂解，達到將汙染物清除的目的。
[0004]光觸媒被廣泛地研究，並應用在環保、能源、殺菌、自我潔淨等方面。T12經發現照光後會分解水產生H2及O2，越來越多人投入T12光催化性質相關的研究，並致力於各種可能的改質方法，以提高T12光觸媒的效果。
[0005]二氧化鈦可以製作成粉體直接投入廢水中，也可以塗布於基材表面，藉紫外光的照射加速分解水和空氣中的有機物質，但是會面臨如何回收粉體，及觸媒的表面積能否完全接受到紫外光的照射等問題。為了改善這些問題，將二氧化鈦做成薄膜，以提高二氧化鈦的暴露面積增加光催化效果，這樣不但能解決上述問題，同時更增加二氧化鈦光觸媒的用途。
[0006]一般使用的光觸媒是圓球形的二氧化鈦，當薄膜由二氧化鈦圓球形組成時，其中間的空隙較大，且圓球形二氧化鈦的光觸媒活性較差。因此，研究如何增進光觸媒薄膜的性能仍有需求。


【發明內容】

[0007]本發明的一目的，在於提供一種二氧化鈦光觸媒的結構，其中二氧化鈦薄膜包含二氧化鈦橢圓球形顆粒，二氧化鈦顆粒為橢圓球形時，其中間的空隙較少，因此單位體積內二氧化鈦的量增加，可提升整體去汙和自潔的功效。
[0008]為了達成上述的目的，本發明提供一種二氧化鈦光觸媒的結構，包含一載體及形成在載體上的光觸媒薄膜，例如二氧化鈦薄膜，其中該二氧化鈦薄膜包含二氧化鈦橢圓球形顆粒。藉由以上使用二氧化鈦橢圓球形顆粒，確實可增進光觸媒薄膜的性能。
[0009]相較於傳統使用的二氧化鈦光觸媒圓球形顆粒，本發明用於形成光觸媒薄膜的二氧化鈦橢圓球形顆粒與顆粒之間的空隙較少，因此單位體積內二氧化鈦的量增加，可提升整體去汙和自潔的功效。
[0010]以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1本發明二氧化鈦光觸媒的結構的剖視示意圖；及
[0012]圖2本發明二氧化鈦薄膜的結構示意圖。
[0013]其中，附圖標記
[0014]I 載體
[0015]2光觸媒薄膜
[0016]22 二氧化鈦橢圓球形顆粒

【具體實施方式】
[0017]有關本發明的詳細說明及技術內容，配合【專利附圖】

【附圖說明】如下，然而所附的附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制。
[0018]請參考圖1和圖2，圖1為本發明二氧化鈦光觸媒的結構的剖視示意圖。圖2為本發明二氧化鈦薄膜的結構示意圖。如圖1和圖2所示，本發明二氧化鈦光觸媒的結構，包含一載體I及形成在載體I上的光觸媒薄膜2例如二氧化鈦薄膜，其中光觸媒薄膜2包含二氧化鈦橢圓球形顆粒22。此光觸媒薄膜2厚度小於I毫米，且此二氧化鈦具有銳鈦礦結構，此二氧化鈦橢圓球形顆粒的長軸為10至15納米，短軸為3至6納米，此二氧化鈦橢圓球形顆粒比現有技術所使用的二氧化鈦圓球形顆粒的活性高。載體I可為玻璃、石材、磁磚或透明的塑膠材料。二氧化鈦顆粒為橢圓球形時，其中間的空隙較少，因此單位體積內二氧化鈦的量增加，而且二氧化鈦為橢圓球形顆粒時，其光觸媒活性會增加。此二氧化鈦橢圓球形顆粒22比現有技術所使用的圓球形二氧化鈦的活性高，此二氧化鈦薄膜在載體上具有超親水性，並具有強的去汙與自潔的功效。以日光燈、紫外光燈或太陽光照射此二氧化鈦薄膜時，具有高的活性。
[0019]本發明二氧化鈦光觸媒的結構的製作方法包含載體的清洗及鍍膜。未經清洗的載體表面可能有油性物質或其它不潔物，會導致鍍膜不均勻和乾燥時發生剝落的現象。清洗載體是為了使二氧化鈦顆粒能夠更牢固地附著在載體上。清洗載體的步驟如下:將載體靜置於中性清潔劑中，以超音波震蕩清洗I小時；以去離子水清洗載體表面殘留的清潔劑，並以超音波震蕩清洗I小時；將載體置於氫氧化鈉溶液中，以超音波震蕩清洗I小時；以去離子水清洗殘留於載體表面上的氫氧化鈉溶液，並以超音波震蕩清洗I小時；最後，將載體置入烘箱中乾燥並保存，以備鍍膜之用。
[0020]本發明載體的浸潰鍍膜的步驟如下:將覆膜液置於拉升機臺上；將玻璃基材固定於拉升機上；將玻璃基材浸入覆膜液中，下降速率為5-lOcm/min ;開始拉升覆膜，上升速率為5-lOcm/min ;覆膜完畢後，置於紫外光燈下照射30分鐘；將處理過的玻璃基材置於烘箱中，於溫度400°C以下煅燒，即完成二氧化鈦光觸媒薄膜一次覆膜工作。製作多層覆膜時，須重複上述各項步驟。上述覆膜液是包含二氧化鈦溶膠。除了上述提拉法外，亦可使用滾塗法、擦塗法、刷塗法、噴塗法、旋塗法等方式將含有二氧化鈦溶膠的覆膜液形成於載體上，再經過溫度400°C以下煅燒，煅燒時間為2小時以下，即可將此二氧化鈦橢圓球形顆粒固著於載體的表面上。
[0021]一實施例中，用於形成二氧化鈦薄膜的二氧化鈦溶膠的製造方法包含以下步驟:提供四氯化鈦，在O?5°C下加入鹽酸水溶液,形成一 A溶液；加入氨水溶液,使A溶液形成氫氧化鈦膠體，其pH值在7到12的範圍；加入雙氧水,形成一 B溶液，此時二氧化鈦的固體重量與水的比例為0.01%至2%，雙氧水與鈦的莫耳比為2比I至5比I之間；及8溶液在60至100°C的範圍內加熱，直到膠體完全水解消失，即可形成穩定透明的二氧化鈦溶膠。
[0022]本發明的光觸媒薄膜具有抗病毒的功效。測試病毒種類分別為腸病毒與流感A型病毒。實施例1是添加2.5wt%二氧化鈦溶膠於鍍膜液中，以及將鍍膜液於載體上形成一光觸媒薄膜，依照ASTM E1052-96的規範方法，經測試該光觸媒薄膜的抗病毒率皆為99.9%。比較例I是未添加二氧化鈦溶膠，依照ASTM E1052-96的規範方法，經測試其抗病毒率0%。
[0023]當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種二氧化鈦光觸媒的結構，包含一載體及形成在該載體上的二氧化鈦薄膜，其特徵在於，該二氧化鈦薄膜包含二氧化鈦橢圓球形顆粒。
2.根據權利要求1所述的二氧化鈦光觸媒的結構，其特徵在於，該二氧化鈦橢圓球形顆粒的長軸為10至15納米、短軸為3至6納米。
3.根據權利要求1所述的二氧化鈦光觸媒的結構，其特徵在於，該二氧化鈦薄膜的厚度小於I毫米。
4.根據權利要求1所述的二氧化鈦光觸媒的結構，其特徵在於，該載體為玻璃、石材、磁磚或透明的塑膠材料。
【文檔編號】B01J21/06GK104338523SQ201410283537
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年6月23日 優先權日:2013年8月1日
【發明者】陳鬱文 申請人:京程科技股份有限公司