CN106975352A - 一种可见光光催化剂wo3及wo3复合涂料与制备和应用 - Google Patents

一种可见光光催化剂wo3及wo3复合涂料与制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种WO3复合涂料的制备，及用于降解室内外甲醛的光催化性能研究。一种WO3的制备方法，即H2WO4经不同温度煅烧。制备的具体步骤为：(1)称取一定量的H2WO4。(2)将步骤(1)中所称取的H2WO4在不同温度煅烧，煅烧时间5‑8h，即可制得WO3可见光光催化剂。(3)所制备的WO3经分散体聚丙烯酰胺分散后与涂料混合，然后机械搅拌、超声振荡。(4)将(3)所制备的WO3复合涂料均匀涂于玻璃或墙面等基质表面。在8w日光灯的照射下对甲醛气体降解，8h后，其复合涂料对甲醛的降解率约达8％。因此，可见光下利用WO3复合涂料降解甲醛以改善空气质量和人类的健康具有显著的实际意义。

Description

一种可见光光催化剂WO3及WO3复合涂料与制备和应用
技术领域
本发明涉及一种WO3光催化剂以及其与复合涂料的制备技术。通过降解甲醛气体，证明在日光下可降解环境中有机污染物。
背景技术
近年来，随着人们物质生活水平的不断提高，人们对室内外环境的美观、舒适也有了更高的要求，但室内装修所使用的各种装修材料及家具已经成为室内外环境的主要污染源，如室内装修所使用的涂料、油漆、装饰品以及日用品中都会释放挥发性的有机化合物。而将WO3可见光光催化剂与涂料相复合制备光催化涂料进行甲醛气体的降解，以达到充分利用太阳光及日光灯的光催化效果来降解甲醛的目的，具有一定的实用价值。
半导体光催化氧化技术已成为目前最有前景的环境治理方法，如室内外空气净化、污水治理以及污染物治理等方面都发挥很大的积极作用：(1)半导体在光催化氧化技术领域具有操作简单、反应条件温和、能耗低及二次污染少等优点，因而在处理环境污染领域备受关注；(2)WO3是一种禁带宽度约2.5-2.8eV的n型半导体材料，主要吸收小于443nm波长的光，稳定性好；(3)WO3能高效降解甲醛等有机污染物，对环境污染小、价格便宜。而且就环境净化而言，对于没有紫外光的室内也有很大的应用价值。
太阳光中主要成分是可见光，紫外光成分只占5％左右。因此，在可见光下降解室内外有机污染物以改善环境质量和人类的健康具有显著的实际意义。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种WO3可见光光催化剂。
本发明的目的之二是提供上述的一种WO3可见光光催化剂，并将其与涂料复合的方法，该方法简单易行，不需要复杂昂贵的设备。
本发明的技术方案
一种WO3可见光光催化剂，即经H2WO4在(300-700℃)下煅烧制得，煅烧时间为(5-8h)。然后将上述所得WO3与涂料复合。
上述的一种WO3可见光光催化剂与涂料复合的制备方法为：
先将WO3光催化剂经分散体聚丙烯酰胺溶液分散后添加到家美彩涂料中，其中WO3的添加量为1％-20％，分散体聚丙烯酰胺的添加量为WO3质量的2％，PH＝7，磁力搅拌半小时，超声分散1h，经过机械搅拌、超声振荡然后均匀涂于用干布擦拭干净的玻璃表面，涂完一层待涂料浸渍到玻璃表面时再涂下一层，共涂抹3层，最后放入黑色避光的箱体内使其自然风干。
本发明的有益效果：
本发明的一种WO3可见光光催化剂，并将其与涂料复合，该方法简单易行，不需要复杂昂贵的设备。由于WO3的带隙能较小，为2.5-2.8eV，在可见光下能高效降解有机污染物，对环境污染小、价格便宜。对于没有紫外光的室内也有很大的应用价值。
所制备的WO3复合涂料均匀涂于玻璃或墙面等基质表面。在8w日光灯的照射下对甲醛气体降解，8h后，其复合涂料对甲醛的的降解率约达8％。因此，可见光下利用WO3复合涂料降解甲醛以改善空气质量和人类的健康具有显著的实际意义。
附图说明
图1.WO3的XRD图；
图2.可见光下WO3复合涂料对甲醛气体的降解效果图；
图3.不同涂料对甲醛气体降解率的影响。
具体实施方式
下面将通过具体的实施例对发明做进一步阐述。
实施例1
取H2WO4分别在300℃、400℃、500℃、600℃、700℃下以3℃/min煅烧5h，即得WO3。
从图1的XRD中可以看出H2WO4经不同温度煅烧所得WO3。
WO3复合涂料的制备及对甲醛气体的降解：选用300℃条件下煅烧H2WO4时间5h所制备的WO3，
将WO3光催化剂分散到分散体聚丙烯酰胺溶液，聚丙烯酰胺溶液质量浓度为10％，采用1mol氢氧化钠调PH，然后添加到基料。
WO3的添加量为11％，选用的涂料为家美彩高级内墙乳胶漆，分散体聚丙烯酰胺的添加量为2％，再加入涂料质量10％蒸馏水，PH＝7，机械搅拌半小时，超声分散1h，甲醛初始浓度为0.20mg/m3，温度为室温。
经过机械搅拌、超声振荡然后均匀涂于用干布擦拭干净的玻璃表面，涂完一层待涂料浸渍到玻璃表面时再涂下一层，共涂抹3层，最后放入黑色避光的箱体内使其自然风干。
从图2可以看出可见光下WO3复合涂料对甲醛气体的降解效果图。
从图2中可以发现，在8w的可见光照8h后，H2WO4在300℃煅烧温度下制备的WO3其复合涂料对甲醛的降解率约达8％。
实施例2
同实施例1，与实施例1不同之处在于，选用300℃条件下煅烧H2WO4时间8h所制备的WO3。
在8w的可见光照8h后，所制备的WO3其复合涂料对甲醛的降解率约达6.5％。
实施例3
同实施例1，与实施例1不同之处在于，WO3的添加量20％。
在8w的可见光照8h后，所制备的WO3其复合涂料对甲醛的降解率约达5.2％。
实施例4
同实施例1，与实施例1不同之处在于，WO3光催化剂分散到分散体聚丙烯酰胺溶液，采用0.05mol氢氧化钠调PH＝6.5，然后添加到基料。
在8w的可见光照8h后，所制备的WO3其复合涂料对甲醛的降解率约达4.8％。
实施例5
同实施例1，与实施例1不同之处在于，初始甲醛初始浓度为浓度0.80mg/m3。
在8w的可见光照8h后，所制备的WO3其复合涂料对甲醛的降解率约达5.1％。
从实施例1-5可以看出，在相同的煅烧温度下，在煅烧时间为5h，WO3的添加量为11％，初始甲醛初始浓度为浓度0.20mg/m3，WO3光催化剂分散到分散体聚丙烯酰胺溶液，采用1mol氢氧化钠调其PH时，其复合涂料对甲醛的降解率最高，约达8％。
实施例6
同实施例1，与实施例1不同之处在于，选用400℃条件下煅烧H2WO4时间5h所制备的WO3，WO3的添加量为11％。
从图2可以看出可见光下WO3复合涂料对甲醛气体的降解效果图。
实施例7
同实施例1，与实施例1不同之处在于，选用500℃条件下煅烧H2WO4时间5h所制备的WO3，WO3的添加量为11％。
从图2可以看出可见光下WO3复合涂料对甲醛气体的降解效果图。
实施例8
同实施例1，与实施例1不同之处在于，选用600℃条件下煅烧H2WO4时间5h所制备的WO3，WO3的添加量为11％。
从图2可以看出可见光下WO3复合涂料对甲醛气体的降解效果图。
实施例9
同实施例1，与实施例1不同之处在于，选用700℃条件下煅烧H2WO4时间5h所制备的WO3，WO3的添加量为11％。
从图2可以看出可见光下WO3复合涂料对甲醛气体的降解效果图。
实施例10
同实施例1，与实施例1不同之处在于，选用300℃条件下煅烧H2WO4时间5h所制备的WO3，WO3的添加量为11％，将其分别与家美彩高级内墙乳胶漆、佰时洁高级外墙漆、新一代多乐士、雅丽洁等涂料复合。
从图3可以看出不同涂料对甲醛气体降解率的影响
从图2中可以发现，在8w的可见光照8h后，H2WO4在不同煅烧温度下制备的WO3其光催化活性有差异，300℃煅烧温度下制备的WO3对甲醛的降解率最高，约达8％，说明在相同的光照时间内300℃煅烧温度下制备的WO3的光催化活性最高。
图3中，Paint#1为家美彩高级内墙乳胶漆，Paint#2佰时洁高级外墙漆，Paint#3新一代多乐士，Paint#4雅丽洁。从图中可以看出，四种涂料的降解率变化不大，8h后四种涂料的降解率均达到8％左右。

Claims (7)

1.一种可见光光催化剂WO3，其特征在于:其是将H2WO4在300-700℃下煅烧制得，煅烧时间为5-8h。
2.一种WO3复合涂料，其特征在于：作为基料的内墙乳胶漆、外墙漆、内墙涂料或外墙涂料中添加WO3和分散剂聚丙烯酰胺，其中WO3的添加量为基料质量的1％-20％(较优为10％-12％)，分散剂聚丙烯酰胺的添加量为WO3质量的0.5％-3％(较优选为1％-2％)；
所述的可见光光催化剂WO3是将H2WO4在300-700℃(较优为300-500℃)下煅烧制得，煅烧时间为5-8h(较优为5-6h)。
3.如权利要求2所述的WO3复合涂料，其特征在于：基料为家美彩高级内墙乳胶漆、佰时洁高级外墙漆、新一代多乐士涂料或雅丽洁涂料。
4.一种权利要求2或3所述的WO3复合涂料的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤:
先将WO3光催化剂经分散体聚丙烯酰胺溶液分散后添加到基料中，聚丙烯酰胺溶液质量浓度为8％-12％(较优为8％-10％)，磁力搅拌半小时以上，超声分散1h以上。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：
将WO3光催化剂分散到分散体聚丙烯酰胺溶液，采用0.05－2mol(较优为1-2mol)氢氧化钠调PH＝6.5－7.5(较优为PH＝7)，然后添加到基料。
6.一种权利要求2或3所述的WO3复合涂料的应用，其特征在于：将所述复合涂料可涂或添加到物体表面，其可对物休所处环境气氛中存在甲醛气体进行光催化降解。
7.如权利要求6所述的WO3复合涂料的应用，其特征在于：环境气氛中初始甲醛浓度0.20-1.0mg/m3，温度为室温。
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