CN114262548A - 一种具有可见光催化功能的涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有可见光催化功能的涂料及其制备方法，属于涂料技术领域，所述可见光催化功能的涂料由水性丙烯酸乳液、碳钼改性二氧化钛粉体、钼酸铋粉末、钛酸铋粉末、增稠剂、分散剂、流平剂、成膜助剂、润湿剂、消泡剂、填料、水性纳米二氧化硅、去离子水组成；该涂料对NOx、甲硫醇、甲苯、甲醛的去除速率分别为0.39~0.44μg/(m2·s）、0.48~0.57μg/(m2·s）、0.37~0.41μg/(m2·s）、0.53~0.64μg/(m2·s），对NOx、甲硫醇、甲苯、甲醛的去除率分别为96.7~98.3%、97.1~98.5%、94.9~96.8%、98.4~99.4%。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有可见光催化功能的涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。
背景技术
以TiO2为代表的一类光敏性物质，在紫外或可见光照射下，能将一些有机污染物质彻底氧化为H2O、CO2 等小分子物质，此外还具有很好的杀菌及抑制病毒活性的作用，同时对气态污染物也有很好的去除效果，因而成为较理想的环境净化材料。
近年来，基于TiO2光催化功能的环保型涂料不断出现。这类涂料大多用纳米级二氧化钛TiO2，涂布于基材表面后，在光线的照射下，发生电子跃迁，价带电子被激发到导带并在价带上产生空穴，使空气中的氧和水分子活化，产生具有高反应活性的活性氧自由基，这些活性氧自由基可分解空气中的有害气体和杀灭有害微生物，起到净化环境的目的。但是，现有技术中TiO2通常需要在紫外光照射下才具有较高的光催化活性，太阳光能量主要集中在400~700纳米的可见光范围，而紫外光占太阳光中的比例仅约为4％，因此，现有技术中TiO2在使用过程中对太阳光的利用率较低，特别是在可见光范围内并不具有催化活性。
中国专利CN102702807A公开了一种光催化复合涂料及其制备方法，包括硅藻土、TiO2、C3N4、Au(OH)3和AgOH，该涂料具有吸附和可见光催化剂功能，可以调节室内湿度，更好地净化室内空气。该专利所制备的涂料仅能去除甲醛和甲苯，对其它气体污染物无可见光催化降解活性。
中国专利 CN103756376A公开了一种具有光催化功能的环保涂料及其制备方法，由改性纳米氧化铁粉、硅酸盐、石膏粉、钛白粉、粉末抗结剂、固化调理剂、无机颜料和填料组成。该专利制备的涂料，仅能光催化降解甲醛，且甲醛的降解去除率最高为87%。
以上可以看到，目前具有可见光催化功能的涂料仍存在降解污染物种类单一，可见光下催化降解性能差等问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种具有可见光催化功能的涂料及其制备方法，实现以下发明目的：制备出可见光下能快速高效催化降解多种空气污染物的环保涂料。
为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：
一种具有可见光催化功能的涂料及其制备方法，所述涂料的具体配方，以重量份计包括：
40~60份水性丙烯酸乳液
3~8份碳钼改性二氧化钛粉体
1~2份钼酸铋粉末
2~5份钛酸铋粉末
0.5~2份增稠剂
1~2份分散剂
0.1~1份流平剂
0.1~1.2份成膜助剂
0.1~1.5份润湿剂
0.1~0.4份消泡剂
10~18份填料
0.5~1.5份水性纳米二氧化硅
15~35份去离子水；
所述水性丙烯酸乳液为水性月桂醇丙烯酸酯共聚物类乳液；
所述增稠剂为乙氧基聚氨酯水溶性聚合物；
所述分散剂为甲氧基聚乙二醇醚钠盐；
所述流平剂为脂肪族水性聚氨酯；
所述成膜助剂为十二碳醇酯；
所述润湿剂为聚醚与二甲基硅氧烷接枝共聚物；
所述消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷；
所述填料为碳酸钙、滑石粉中的一种，粒径800~1100目；
所述碳钼改性二氧化钛粉体的制备方法为在有机酸水溶液中加入三乙醇胺和丙三醇，然后加入钼酸盐，搅拌溶解得到A液，将氟硅酸钠加入硫酸氧钛水溶液中，溶解完全后得到B液，然后将A液倒入B液中，强力搅拌30~60分钟后转移入聚四氟乙烯水热反应釜中，180~250℃下反应10~16小时，冷却至室温后，对反应液进行过滤，滤出的粉末，经洗涤烘干后得到碳钼改性二氧化钛粉体；
所述有机酸水溶液为1,3,5-苯三甲酸水溶液、乙二酸水溶液、苯基六羧酸水溶液中的一种；
所述有机酸水溶液中，有机酸的质量浓度为10~30wt%；
所述有机酸水溶液、三乙醇胺、丙三醇的质量比为50~80:1~10:2~13；
所述钼酸盐为钼酸铵、钼酸钾中的一种；
所述钼酸盐的加入量为有机酸质量的20~35%；
所述硫酸氧钛水溶液与氟硅酸钠的质量比为100:1~6；
所述硫酸氧钛水溶液中硫酸氧钛的质量浓度为20~45wt%；
所述A液与B液的质量比为10:5~8；
所述强力搅拌，搅拌速率3000~5000转/分；
所述洗涤烘干，用无水乙醇和去离子水分别洗涤三次后，70~95℃下干燥10~14小时。
所述钼酸铋粉末的制备方法为将硫酸铋、磷钼酸铵溶于去离子水中，得到的溶液转移入聚四氟乙烯水热反应釜中，于180~220℃下反应5~8小时后冷却至室温，对反应完成后的液体进行过滤，滤出物用去离子水洗涤三次后，置于75~100℃下干燥2~5小时后，得到钼酸铋粉末；
所述硫酸铋、磷钼酸铵、去离子水的质量比为7~18:10~33:150~220。
所述钛酸铋粉末的制备方法为将氟钛酸铵溶解在去离子水与醇醚溶剂的混合液中，搅拌控温下，向混合液中加入酸化的铋盐水溶液，再加入醇类水热助剂，得到反应液，用碱液将反应液的pH调节至8~10后，将反应液转移入聚四氟乙烯水热反应釜中，进行水热反应，冷却至室温后离心分离，水洗、乙醇洗涤多次后真空干燥得到钛酸铋粉末；
所述醇醚溶剂为二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚中的一种；
所述铋盐水溶液为硫酸铋水溶液、硝酸铋水溶液、氯化铋水溶液中的一种；
所述酸化的铋盐水溶液，其制备方法为用硫酸将硫酸铋水溶液的pH调节至3~5，或用硝酸将硝酸铋水溶液的pH调节至3~5，或用盐酸将氯化铋水溶液的pH调节至3~5；
所述铋盐水溶液中铋盐的质量浓度为8~20wt%；
所述醇类水热助剂为丙三醇、乙二醇、季戊四醇中的一种；
所述碱液为氢氧化钠水溶液或氨水中的一种；
所述氟钛酸铵、去离子水、醇醚溶剂、酸化的铋盐水溶液、醇类水热助剂的质量比为7~18:10~20:8~15:9~26:3~7；
所述搅拌控温，搅拌速率700~1200转/分，温度50~80℃；
所述水热反应，温度200~250℃，反应时间3~7小时。
所述涂料的制备方法为：按所述涂料以重量份计的具体配方，先将水性丙烯酸乳液和去离子水加入混合釜中，搅拌速率2000~4000转/分下依次加入分散剂、流平剂、成膜助剂、润湿剂、消泡剂，搅拌速率提升至5000~6500转/分，依次缓慢加入碳钼改性二氧化钛粉体、钼酸铋粉末、钛酸铋粉末、水性纳米二氧化硅、填料、增稠剂，继续搅拌2~5小时后，出料得到涂料成品。
与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：
1、本发明制备出了可见光条件下，能快速高效催化降解NOx、甲硫醇、甲苯、甲醛的环保涂料；
2、本发明所制备的涂料为白色浆料，喷涂或刷涂两道无障碍，分散稳定性为A/5，低温稳定性为3次循环不破乳，涂膜外观为白色平整均匀，干燥时间0.4~0.5小时，耐水性35~42天无异常，耐碱性31~39天无异常，耐洗刷＞6770~6960次，人工耐老化（400h）为0级；
3、本发明所制备的涂料，可见光条件下，对NOx、甲硫醇、甲苯、甲醛的去除速率分别为0.39~0.44μg/(m2·s）、0.48~0.57μg/(m2·s）、0.37~0.41μg/(m2·s）、0.53~0.64μg/(m2·s），对NOx、甲硫醇、甲苯、甲醛的去除率分别为96.7~98.3%、97.1~98.5%、94.9~96.8%、98.4~99.4%。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：一种具有可见光催化功能的涂料及其制备方法
包括以下步骤：
1、具有可见光催化功能的涂料
所述涂料具体配方，以重量份计包括：
55份水性丙烯酸乳液
6份碳钼改性二氧化钛粉体
1.6份钼酸铋粉末
3.5份钛酸铋粉末
1份增稠剂
1.5份分散剂
0.7份流平剂
0.8份成膜助剂
0.8份润湿剂
0.2份消泡剂
15份填料
0.6份水性纳米二氧化硅
30份去离子水
所述水性丙烯酸乳液为水性月桂醇丙烯酸酯共聚物类乳液；
所述增稠剂为乙氧基聚氨酯水溶性聚合物；
所述分散剂为甲氧基聚乙二醇醚钠盐；
所述流平剂为脂肪族水性聚氨酯；
所述成膜助剂为十二碳醇酯；
所述润湿剂为聚醚与二甲基硅氧烷接枝共聚物；
所述消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷；
所述填料为碳酸钙，粒径900目；
（1）碳钼改性二氧化钛粉体的制备
在有机酸水溶液中加入三乙醇胺和丙三醇，然后加入钼酸盐，搅拌溶解得到A液，将氟硅酸钠加入硫酸氧钛水溶液中，溶解完全后得到B液，然后将A液倒入B液中，强力搅拌40分钟后转移入聚四氟乙烯水热反应釜中，220℃下反应14小时，冷却至室温后，对反应液进行过滤，滤出的粉末，经洗涤烘干后得到碳钼改性二氧化钛粉体；
所述有机酸水溶液为1,3,5-苯三甲酸水溶液；
所述有机酸水溶液中，有机酸的质量浓度为25wt%；
所述有机酸水溶液中、三乙醇胺、丙三醇的质量比为70:7:11；
所述钼酸盐为钼酸铵；
所述钼酸盐的加入量为有机酸质量的28%；
所述硫酸氧钛水溶液与氟硅酸钠的质量比为100:3；
所述硫酸氧钛水溶液中硫酸氧钛的质量浓度为30wt%；
所述A液与B液的质量比为10:7；
所述强力搅拌，搅拌速率4200转/分；
所述洗涤烘干，用无水乙醇和去离子水分别洗涤三次后，80℃下干燥11小时。
（2）钼酸铋粉末的制备
将硫酸铋、磷钼酸铵溶于去离子水，得到的溶液转移入聚四氟乙烯水热反应釜中，于200℃下反应7小时后冷却至室温，对反应完成后的液体进行过滤，滤出物用去离子水洗涤三次后，置于85℃下干燥4小时后，得到钼酸铋粉末；
所述硫酸铋、磷钼酸铵、去离子水的质量比为13:20:200。
（3）钛酸铋粉末的制备
将氟钛酸铵溶解在去离子水与醇醚溶剂的混合液中，搅拌控温下，向混合液中加入酸化的铋盐水溶液，再加入醇类水热助剂，得到反应液，用碱液将反应液的pH调节至9后，将反应液转移入聚四氟乙烯水热反应釜中，进行水热反应，冷却至室温后离心分离，水洗、乙醇洗涤多次后真空干燥得到钛酸铋粉末；
所述醇醚溶剂为二乙二醇丁醚；
所述铋盐水溶液为硫酸铋水溶液；
所述酸化的铋盐水溶液，其制备方法为用硫酸将硫酸铋水溶液的pH调节至4；
所述铋盐水溶液中铋盐的质量浓度为15wt%；
所述醇类水热助剂为丙三醇；
所述碱液为氢氧化钠水溶液；
所述氟钛酸铵、去离子水、醇醚溶剂、酸化的铋盐水溶液、醇类水热助剂的质量比为13:16:12:21:5；
所述搅拌控温，搅拌速率950转/分，温度72℃；
所述水热反应，温度230℃，反应时间5小时。
2、具有可见光催化功能的涂料的制备方法：
按所述涂料以重量份计的具体配方，先将水性丙烯酸乳液和去离子水加入混合釜中，搅拌速率3500转/分下依次加入分散剂、流平剂、成膜助剂、润湿剂、消泡剂，搅拌速率提升至5500转/分，依次缓慢加入碳钼改性二氧化钛粉体、钼酸铋粉末、钛酸铋粉末、水性纳米二氧化硅、填料、增稠剂，继续搅拌4小时后，出料得到涂料成品。
实施例2：一种具有可见光催化功能的涂料及其制备方法
包括以下步骤：
1、具有可见光催化功能的涂料
所述涂料具体配方，以重量份计包括：
40份水性丙烯酸乳液
3份碳钼改性二氧化钛粉体
1份钼酸铋粉末
2份钛酸铋粉末
0.5份增稠剂
1份分散剂
0.1份流平剂
0.1份成膜助剂
0.1份润湿剂
0.1份消泡剂
10份填料
0.5份水性纳米二氧化硅
15份去离子水
所述水性丙烯酸乳液为水性月桂醇丙烯酸酯共聚物类乳液；
所述增稠剂为乙氧基聚氨酯水溶性聚合物；
所述分散剂为甲氧基聚乙二醇醚钠盐；
所述流平剂为脂肪族水性聚氨酯；
所述成膜助剂为十二碳醇酯；
所述润湿剂为聚醚与二甲基硅氧烷接枝共聚物；
所述消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷；
所述填料为滑石粉，粒径800目；
（1）碳钼改性二氧化钛粉体的制备
在有机酸水溶液中加入三乙醇胺和丙三醇，然后加入钼酸盐，搅拌溶解得到A液，将氟硅酸钠加入硫酸氧钛水溶液中，溶解完全后得到B液，然后A液倒入B液中，强力搅拌30分钟后转移入聚四氟乙烯水热反应釜中，180下反应10小时，冷却至室温后，对反应液进行过滤，滤出的粉末，经洗涤烘干后得到碳钼改性二氧化钛粉体；
所述有机酸水溶液为乙二酸水溶液；
所述有机酸水溶液中，有机酸的质量浓度为10wt%；
所述有机酸水溶液、三乙醇胺、丙三醇的质量比为50:1:2；
所述钼酸盐为钼酸钾；
所述钼酸盐的加入量为有机酸质量的20%；
所述硫酸氧钛水溶液与氟硅酸钠的质量比为100:1；
所述硫酸氧钛水溶液中硫酸氧钛的质量浓度为20wt%；
所述A液与B液的质量比为10:5；
所述强力搅拌，搅拌速率3000转/分；
所述洗涤烘干，用无水乙醇和去离子水分别洗涤三次后，70℃下干燥10小时。
（2）钼酸铋粉末的制备
将硫酸铋、磷钼酸铵溶于去离子水中，得到的溶液转移入聚四氟乙烯水热反应釜中，于180℃下反应5小时后冷却至室温，对反应完成后的液体进行过滤，滤出物用去离子水洗涤三次后，置于75℃下干燥2小时后，得到钼酸铋粉末；
所述硫酸铋、磷钼酸铵、去离子水的质量比为7:10:150。
（3）钛酸铋粉末的制备
将氟钛酸铵溶解在去离子水与醇醚溶剂的混合液中，搅拌控温下，向混合液中加入酸化的铋盐水溶液，再加入醇类水热助剂，得到反应液，用碱液将反应液的pH调节至8后，将反应液转移入聚四氟乙烯水热反应釜中，进行水热反应，冷却至室温后离心分离，水洗、乙醇洗涤多次后真空干燥得到钛酸铋粉末；
所述醇醚溶剂为丙二醇甲醚；
所述铋盐水溶液为硝酸铋水溶液；
所述酸化的铋盐水溶液，其制备方法为用硝酸将硝酸铋水溶液的pH调节至3；
所述铋盐水溶液中铋盐的质量浓度为8wt%；
所述醇类水热助剂为乙二醇；
所述碱液为氨水；
所述氟钛酸铵、去离子水、醇醚溶剂、酸化的铋盐水溶液、醇类水热助剂的质量比为7:10:8:9:3；
所述搅拌控温，搅拌速率700转/分，温度50℃；
所述水热反应，温度200℃，反应时间3小时。
2、具有可见光催化功能的涂料的配制方法：
按所述涂料以重量份计的具体配方，先将水性丙烯酸乳液和去离子水加入混合釜中，搅拌速率2000转/分下依次加入分散剂、流平剂、成膜助剂、润湿剂、消泡剂，搅拌速率提升至5000转/分，依次缓慢加入碳钼改性二氧化钛粉体、钼酸铋粉末、钛酸铋粉末、水性纳米二氧化硅、填料、增稠剂，继续搅拌2小时后，出料得到涂料成品。
实施例3：一种具有可见光催化功能的涂料及其制备方法
包括以下步骤：
1、具有可见光催化功能的涂料
所述涂料具体配方，以重量份计包括：
60份水性丙烯酸乳液
8份碳钼改性二氧化钛粉体
2份钼酸铋粉末
5份钛酸铋粉末
2份增稠剂
2份分散剂
1份流平剂
1.2份成膜助剂
1.5份润湿剂
0.4份消泡剂
18份填料
1.5份水性纳米二氧化硅
35份去离子水
所述水性丙烯酸乳液为水性月桂醇丙烯酸酯共聚物类乳液；
所述增稠剂为乙氧基聚氨酯水溶性聚合物；
所述分散剂为甲氧基聚乙二醇醚钠盐；
所述流平剂为脂肪族水性聚氨酯；
所述成膜助剂为十二碳醇酯；
所述润湿剂为聚醚与二甲基硅氧烷接枝共聚物；
所述消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷；
所述填料为碳酸钙，粒径1100目；
（1）碳钼改性二氧化钛粉体的制备
在有机酸水溶液中加入三乙醇胺和丙三醇，然后加入钼酸盐，搅拌溶解得到A液，将氟硅酸钠加入硫酸氧钛水溶液中，溶解完全后得到B液，然后A液倒入B液中，强力搅拌60分钟后转移入聚四氟乙烯水热反应釜中，250℃下反应16小时，冷却至室温后，对反应液进行过滤，滤出的粉末，经洗涤烘干后得到碳钼改性二氧化钛粉体；
所述有机酸水溶液为苯基六羧酸水溶液；
所述有机酸水溶液中，有机酸的质量浓度为30wt%；
所述有机酸水溶液、三乙醇胺、丙三醇的质量比为80:10:13；
所述钼酸盐为钼酸钾；
所述钼酸盐的加入量为有机酸质量的35%；
所述硫酸氧钛水溶液与氟硅酸钠的质量比为100:6；
所述硫酸氧钛水溶液中硫酸氧钛的质量浓度为45wt%；
所述A液与B液的质量比为10:8；
所述强力搅拌，搅拌速率5000转/分；
所述洗涤烘干，用无水乙醇和去离子水分别洗涤三次后，95℃下干燥14小时。
（2）钼酸铋粉末的制备
将硫酸铋、磷钼酸铵溶于去离子水，得到的溶液转移入聚四氟乙烯水热反应釜中，于220℃下反应8小时后冷却至室温，对反应完成后的液体进行过滤，滤出物用去离子水洗涤三次后，置于100℃下干燥5小时后，得到钼酸铋粉末；
所述硫酸铋、磷钼酸铵、去离子水的质量比为18:33:220。
（3）钛酸铋粉末的制备
将氟钛酸铵溶解在去离子水与醇醚溶剂的混合液中，搅拌控温下，向混合液中加入酸化的铋盐水溶液，再加入醇类水热助剂，得到反应液，用碱液将反应液的pH调节至10后，将反应液转移入聚四氟乙烯水热反应釜中，进行水热反应，冷却至室温后离心分离，水洗、乙醇洗涤多次后真空干燥得到钛酸铋粉末；
所述醇醚溶剂为二丙二醇甲醚；
所述铋盐水溶液为氯化铋水溶液；
所述酸化的铋盐水溶液，其制备方法为用盐酸将氯化铋水溶液的pH调节至5；
所述铋盐水溶液中铋盐的质量浓度为20wt%；
所述醇类水热助剂为季戊四醇；
所述碱液为氨水；
所述氟钛酸铵、去离子水、醇醚溶剂、酸化的铋盐水溶液、醇类水热助剂的质量比为18:20:15:26:7；
所述搅拌控温，搅拌速率1200转/分，温度80℃；
所述水热反应，温度250℃，反应时间7小时。
2、具有可见光催化功能的涂料的制备方法
按所述涂料以重量份计的具体配方，先将水性丙烯酸乳液和去离子水加入混合釜中，搅拌速率4000转/分下依次加入分散剂、流平剂、成膜助剂、润湿剂、消泡剂，搅拌速率提升至6500转/分，依次缓慢加入碳钼改性二氧化钛粉体、钼酸铋粉末、钛酸铋粉末、水性纳米二氧化硅、填料、增稠剂，继续搅拌5小时后，出料得到涂料成品。
对比例1：
在实施例1基础上，二氧化钛粉体不做改性，其它条件不变
包括以下步骤：
步骤1将碳钼改性二氧化钛粉体等量替换为二氧化钛粉体，不再进行碳钼改性二氧化钛粉体的制备，其余操作同于实施例1；
步骤2操作同于实施例1。
对比例2：
在实施例1基础上，不加入钼酸铋粉末，其它条件不变
包括以下步骤：
步骤1配方中将钼酸铋粉末等量替换为碳钼改性二氧化钛粉体，不再进行钼酸铋粉末的制备，其余操作同于实施例1；
步骤2操作同于实施例1。
对比例3：
在实施例1基础上，不加入钛酸铋粉末，其它条件不变
包括以下步骤：
步骤1配方中将钛酸铋粉末等量替换为碳钼改性二氧化钛粉体，不再进行钛酸铋粉末的制备，其余操作同于实施例1；
步骤2操作同于实施例1。
性能测试：
一、常规性能测试：
1、容器中状态及施工性按 GB /T 9756-2018测定；
2、分散稳定性按 GB /T 5541-2017 测定；
3、低温稳定性按GB/T 6753.3-1986 测定；
4、漆膜外观按 GB/T 1729-1979 测定；
5、干燥时间按 GB/T 1728-1979测定；
6、耐水性按 GB/T 1733-1993 测定；
7、耐碱性按GB/T 9265-2009测定；
8、耐洗刷按GB/T 9266-2009测定；
9、人工耐老化按 GB/T 1865-2009测定。
二、空气净化性能测试：
将涂料样品喷涂在尺寸为 160mm×160 mm的石棉纤维水泥板上， 涂层厚度约为200μm， 并在湿度为50%、温度为25℃ 的环境中养护72h。在尺寸为500 mm×500mm×500mm的密封避光气候箱中分别模拟NOx、甲硫醇、甲苯、甲醛的污染浓度为400μg/L、200μg/L、200μg/L、200μg/L的环境，通过微量采样泵对气候箱中的空气进行取样，并采用气相色谱法确定降解过程中的气体含量变化。首先将养护好的待测样品固定在试样台上，气候箱置于室内可见光环境中，使待测样品充分接收可见光，关闭气候箱盖并密封，底部气压平衡口连接至水箱， 以保持采样时气候箱内的气压与污染气体浓度，开启对流风机，保持气候箱内各处气体浓度相等，通入污染气体至起始浓度后关闭进气口，开始光降解过程；
1、污染气体去除速率按公式（1）计算：
q=（C0 — Ct）V/(S×t） （1）
其中，q为样品的污染气体去除速率，μg/(m2•s）；C0为降解开始时污染气体的起始浓度，μg/m3；Ct为t时刻污染气体的平衡浓度，μg/m3；V为实验箱的气体容积，m3；S为涂料表面面积，m2；t为从测试开始到降解结束所经过的时间，s；
2、污染气体去除率按公式（2）计算：
η=（C0 — Ct）/ C0×100% （2）
其中，η为污染气体去除率，%；C0为降解开始时污染气体的起始浓度，μg/m3；Ct为t时刻污染气体的平衡浓度，μg/m3；t为从测试开始到降解结束所经过的时间，s；
以上测试结果见下表1和表2：
表1
表2
Claims (8)
1.一种具有可见光催化功能的涂料，其特征在于：
所述涂料的具体配方，以重量份计包括：
40~60份水性丙烯酸乳液
3~8份碳钼改性二氧化钛粉体
1~2份钼酸铋粉末
2~5份钛酸铋粉末
0.5~2份增稠剂
1~2份分散剂
0.1~1份流平剂
0.1~1.2份成膜助剂
0.1~1.5份润湿剂
0.1~0.4份消泡剂
10~18份填料
0.5~1.5份水性纳米二氧化硅
15~35份去离子水；
所述碳钼改性二氧化钛粉体的制备方法为在有机酸水溶液中加入三乙醇胺和丙三醇，然后加入钼酸盐，搅拌溶解得到A液，将氟硅酸钠加入硫酸氧钛水溶液中，溶解完全后得到B液，然后将A液倒入B液中，强力搅拌30~60分钟后转移入聚四氟乙烯水热反应釜中，180~250℃下反应10~16小时，冷却至室温后，对反应液进行过滤，滤出的粉末，经洗涤烘干后得到碳钼改性二氧化钛粉体；
所述钼酸铋粉末的制备方法为将硫酸铋、磷钼酸铵溶于去离子水中，得到的溶液转移入聚四氟乙烯水热反应釜中，于180~220℃下反应5~8小时后冷却至室温，对反应完成后的液体进行过滤，滤出物用去离子水洗涤三次后，置于75~100℃下干燥2~5小时后，得到钼酸铋粉末；
所述钛酸铋粉末的制备方法为将氟钛酸铵溶解在去离子水与醇醚溶剂的混合液中，搅拌控温下，向混合液中加入酸化的铋盐水溶液，再加入醇类水热助剂，得到反应液，用碱液将反应液的pH调节至8~10后，将反应液转移入聚四氟乙烯水热反应釜中，进行水热反应，冷却至室温后离心分离，水洗、乙醇洗涤多次后真空干燥得到钛酸铋粉末。
2.根据权利要求1所述的一种具有可见光催化功能的涂料，其特征在于：
所述有机酸水溶液为1,3,5-苯三甲酸水溶液、乙二酸水溶液、苯基六羧酸水溶液中的一种；
所述有机酸水溶液中，有机酸的质量浓度为10~30wt%；
所述有机酸水溶液、三乙醇胺、丙三醇的质量比为50~80:1~10:2~13；
所述钼酸盐为钼酸铵、钼酸钾中的一种；
所述钼酸盐的加入量为有机酸质量的20~35%。
3.根据权利要求1所述的一种具有可见光催化功能的涂料，其特征在于：
所述硫酸氧钛水溶液与氟硅酸钠的质量比为100:1~6；
所述硫酸氧钛水溶液中硫酸氧钛的质量浓度为20~45wt%；
所述A液与B液的质量比为10:5~8；
所述强力搅拌，搅拌速率3000~5000转/分；
所述洗涤烘干，用无水乙醇和去离子水分别洗涤三次后，70~95℃下干燥10~14小时。
4.根据权利要求1所述的一种具有可见光催化功能的涂料，其特征在于：
所述硫酸铋、磷钼酸铵、去离子水的质量比为7~18:10~33:150~220。
5.根据权利要求1所述的一种具有可见光催化功能的涂料，其特征在于：
所述醇醚溶剂为二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚中的一种；
所述铋盐水溶液为硫酸铋水溶液、硝酸铋水溶液、氯化铋水溶液中的一种；
所述酸化的铋盐水溶液，其制备方法为用硫酸将硫酸铋水溶液的pH调节至3~5，或用硝酸将硝酸铋水溶液的pH调节至3~5，或用盐酸将氯化铋水溶液的pH调节至3~5；
所述铋盐水溶液中铋盐的质量浓度为8~20wt%；
所述醇类水热助剂为丙三醇、乙二醇、季戊四醇中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种具有可见光催化功能的涂料，其特征在于：
所述碱液为氢氧化钠水溶液或氨水中的一种；
所述氟钛酸铵、去离子水、醇醚溶剂、酸化的铋盐水溶液、醇类水热助剂的质量比为7~18:10~20:8~15:9~26:3~7；
所述搅拌控温，搅拌速率700~1200转/分，温度50~80℃；
所述水热反应，温度200~250℃，反应时间3~7小时。
7.根据权利要求1所述的一种具有可见光催化功能的涂料，其特征在于：
所述水性丙烯酸乳液为水性月桂醇丙烯酸酯共聚物类乳液；
所述增稠剂为乙氧基聚氨酯水溶性聚合物；
所述分散剂为甲氧基聚乙二醇醚钠盐；
所述流平剂为脂肪族水性聚氨酯；
所述成膜助剂为十二碳醇酯；
所述润湿剂为聚醚与二甲基硅氧烷接枝共聚物；
所述消泡剂为改性聚二甲基硅氧烷；
所述填料为碳酸钙、滑石粉中的一种，粒径800~1100目。
8.根据权利要求1所述的涂料的制备方法，其特征在于：
按所述涂料以重量份计的具体配方，先将水性丙烯酸乳液和去离子水加入混合釜中，搅拌速率2000~4000转/分下依次加入分散剂、流平剂、成膜助剂、润湿剂、消泡剂，搅拌速率提升至5000~6500转/分，依次缓慢加入碳钼改性二氧化钛粉体、钼酸铋粉末、钛酸铋粉末、水性纳米二氧化硅、填料、增稠剂，继续搅拌2~5小时后，出料得到涂料成品。
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|---|---|---|---|---|
| CN116535911A (zh) * | 2023-05-04 | 2023-08-04 | 浙江绿色德环保科技股份有限公司 | 一种可见光光触媒涂料及其制备方法 |
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