[发明专利]石英管负载纳米二氧化钛膜的制备及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及利用旋转提拉法或者浸渍法在石英管外表面或者内表面涂覆纳米TiO₂膜或掺杂Ag⁺，Cu²⁺，Co²⁺及氧化铁的TiO₂膜的新方法，用于石英管的表面处理及功能拓展，属于化学化工领域。

背景技术

石英管主要成份为SiO₂，由于具有辐射率稳定、高温不变形、无有害辐射、耐高温、抗蚀能力极高，化学稳定性好、热惯性小、热响应速度快、热转换效率高，同时还可透过190～320nm波长的紫外线，石英管在医疗器械、水处理，食品卫生杀菌以及远红外加热元件等领域得到广泛应用。未经表面特殊处理的石英管均为透明色，由于表面含有一定量的羟基，表现为亲水性，水滴及灰尘容易在表面富集，影响石英管的使用。

TiO₂是一种优异的光催化剂，有大量文献报道了在表面形成一层TiO₂膜具有疏水与自洁净功能。如中国发明专利01129992.4公开了用气相沉积法(CVD)在玻璃、陶瓷、不锈钢等基体上沉积自洁净、超亲水性光催化薄膜的方法；松下电工株式会社在中国申请的发明专利96112659.0提供了一种表面涂布具有光催化活性TiO₂的方法，可广泛用于照明设备、浴室设备、汽车、个人用品等领域。

然而在很多领域，如汽车内部空气净化，实验室用水杀菌，工业污水处理等，人们需要石英管具有更多的功能。本发明结合表面镀膜技术，在石英管表面或者内部均匀地镀上一层或多层纳米TiO₂膜或掺杂TiO₂膜，能达到石英管表面着色，自洁净及在紫外灯照射下具有杀菌功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种在石英管外表面或者内表面均匀镀上一层或多层TiO₂光催化薄膜的制备方法，该方法是用钛酸正丁酯水解制备TiO₂溶胶，然后用旋转提拉法或者浸渍法在外表面及内表面镀膜，形成表面均匀，具有疏水效应及高耐侯性，杀菌功能的石英管，同时，通过控制镀膜厚度，在石英管表面可以形成不同的颜色。

本发明技术方案如下：

在石英管表面负载纳米TiO₂膜的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

(1)将一定量的钛酸正丁酯加入一定的无水乙醇中，在恒温搅拌条件下，缓慢滴加含水及HNO₃的混合液，获得淡蓝色的TiO₂溶胶；

(2)把表面清洁的石英管放入稀酸(pH＝4)溶液中浸泡20分钟，洗涤除去表面污物，然后放入碱性溶液中进行表面活化，放入真空干燥箱中干燥；

(3)将预处理的石英管浸入TiO₂溶胶中，用自行设计的装置进行旋转提拉法镀膜，控制上升速率为0.5～4cm/s，室温下自然干燥后，放入马弗炉中，在空气气氛中250～500℃煅烧1～3h，自然冷却到室温，即在石英管表面镀上一层均匀的纳米TiO₂膜。重复n次，每次镀膜的条件一致，可获得不同厚度的TiO₂膜。不同的膜厚表现出不同的颜色，从无色、紫色到金色；

(4)用同样的方法处理石英管内表面，然后浸入TiO₂溶胶中，经同样的工序，获得内表面附有不同厚度TiO₂膜的石英管。

本发明的溶胶除了纯的TiO₂溶胶，还可在里面加入不同体积比的Ag⁺，Cu²⁺，Co²⁺及Fe(OH)₃胶体，让石英管的表面着色更为丰富，改善TiO₂膜的光催化性能。