[发明专利]一种室内用光催化涂料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料中的室内涂料，具体的说是一种在室内可见光作用下就可发生光催化作用的光催化涂料及其制备方法和应用。

背景技术

如何使室内建材和卫生器具具有灭菌、抑菌及净化空气作用，是目前环保产品研究所追求的一个目标。为此，人们研发了多种技术来实现此目标。目前，市场上采用的灭菌技术主要有：（1）利用无机重金属离子灭菌。例如，将抗菌金属盐负载在孔径为(3－10)×10^-10的载体上作为添加剂加入颜料、涂料、油漆、腻子粉或建筑水泥制品中，而使建筑材料具有灭菌功能；或用化学方法将锌离子负载在表面富含微孔的纳米粒子表面，制得的纳米载锌复合抗菌材料，可广泛应用于纤维、涂料、塑料、陶瓷、书纸、药物及环保等方面；或把无机抗菌剂与瓷釉料按照一定比例均匀混合后，采用浸渍、喷涂、丝网印刷、贴花等方法涂布于卫生陶瓷、建筑陶瓷、日用陶瓷、工业搪瓷、日用搪瓷等制品产品的表面，通过650～1350℃下烧成得到具有抗菌作用的制品。（2）利用有机物灭菌。这些有机物通常是一些杂环有机物。例如，在十四烷基二甲基苯甲基氯化铵的水溶液中，加入增效剂氯化二癸基二甲基铵和烷基二甲基氧化胺、缓冲剂EDTA-EDTA-钠等可制得灭菌剂。（3）利用光催化作用进行灭菌。例如，在室内、外墙体涂料中加入一定含量的、尺寸为5-100nm的纳米锐钛矿型氧化钛，以水溶性树脂或聚合物乳液或硅溶胶以及它们的复合物作为粘结剂，在合适的紫外线的照射下可激发光催化作用，从而具备灭菌功能。（4）将光催化灭菌作用和金属离子的化学灭菌作用结合起来，以期提高灭菌功能的复合技术。

利用上述技术制得的灭菌涂料或灭菌剂尽管具有不同程度的灭菌或抑菌作用，但仍存在某些难以克服的缺点：有机、无机灭菌剂是利用其与细菌的化学作用灭菌，但这些物质与细菌发生化学作用后，活性难以再生，因而其灭菌性能逐步失效；对于TiO₂等利用光催化作用的灭菌涂料，其灭菌活性可以再生，且有净化空气作用，但室内使用时，由于光线较弱，其光催化作用难以充分发挥。而对于在二氧化钛悬浮溶液中直接加入硝酸银水溶液，但此溶液稳定性差，易析出氧化银，而且将其涂覆在基底材料表面时，表现与其它引入银离子的方法一样，出现氧化银的棕黑色而影响外观，从而限制了该复合技术的实际应用。为了解决此光催化剂和金属离子复合使用过程中出现的稳定性差、易变色而影响外观等问题，特别是将其涂覆在墙体涂料表面时易出现氧化变色等现象，我们曾经开发出一种新技术（专利CN200610018270.0），即将银离子络合或以碘化银的形式加入。但此技术中，光催化作用发挥有限，更多地依赖于化学作用。

发明内容

为了解决上述问题，提高二氧化钛型光催化涂料在室内的使用性能、充分发挥二氧化钛型光催化涂料在室内可见光作用下的光催化功能，本发明提供一种新型的可在室内用的光催化涂料，即在二氧化钛或含其他氧化物的复合二氧化钛溶胶型涂料中引入Au纳米粒子，利用Au纳米粒子因表面等离子共振效应而产生的可见光吸收作用，使得涂料在室内可见光作用下就可发生光催化作用，进而具备灭菌、净化空气等作用。

本发明是通过如下技术方案实施的：

一种室内用光催化涂料的原料包括二氧化钛或含其他氧化物的复合二氧化钛溶胶和金纳米粒子，所述光催化涂料中的金纳米粒子的含量为0.002～0.1g/100mL。

一种室内用光催化涂料的制备方法是将Au溶胶与TiO₂或其他氧化物的复合TiO₂溶胶混合均匀，制得所述的室内用光催化涂料。

所述Au溶胶的制备方法是将氯金酸水溶液加热沸腾后加入柠檬酸钠溶液，沸水浴中加热，冷却后通过半透膜渗析以除去多余离子，制得所述的Au溶胶。

所述的氯金酸水溶液的质量浓度为0.01~0.4g/100mL，柠檬酸钠溶液的浓度是0.5~5.0 g/100mL，其添加量要保证柠檬酸钠与氯金酸的摩尔数比为1：1～3：1，沸水浴中加热时间为30～120 min。

一种室内用光催化涂料的另外一种制备方法是将氯金酸水溶液加入到TiO₂或其他氧化物的复合TiO₂溶胶中搅拌均匀，而后置于冰水浴中，并加入浓硝酸酸化至pH值小于3，在搅拌下逐滴加入NaBH₄溶液，直至溶胶由白色变成紫色，制得所述的室内用光催化涂料。

所述NaBH₄溶液的质量浓度为0.1～1.0 g/100mL。