[发明专利]冷喷涂制备可见光响应TiO2光催化涂层的方法及设备

权利要求书

1.一种冷喷涂制备可见光响应TiO₂光催化涂层的方法，其特征在于：该方法以可见光响应型TiO₂粉末为喷涂原料，采用粉末加热冷喷涂技术在金属基体或非金属基体上制备可见光响应型TiO₂光催化涂层，可见光响应型TiO₂光催化涂层的厚度为5～50μm。

2.根据权利要求1所述的冷喷涂制备可见光响应TiO₂光催化涂层的方法，其特征在于：所述采用冷喷涂技术制备可见光响应型TiO₂光催化涂层的过程中，采用带有粉末加热装置的冷喷涂设备，具体工艺参数如下：喷涂时气体加热温度为200～600℃，粉末加热温度为200～600℃，喷涂气体使用压缩空气、氮气或氦气，或者所述气体两种以上的混合气体，喷涂时气体压力为1.5～2.5MPa，喷涂距离为10～30mm。

3.根据权利要求1所述的冷喷涂制备可见光响应TiO₂光催化涂层的方法，其特征在于：所述带有粉末加热装置的冷喷涂设备，粉末加热装置位于送粉器与De Laval喷嘴之间，对送粉器输出的喷涂粉末进行加热。

4.根据权利要求1所述的冷喷涂制备可见光响应TiO₂光催化涂层的方法，其特征在于：所述可见光响应型TiO₂粉末，其粒度要求为：粒度<35μm的TiO₂粉末其质量百分含量小于10wt%，粒度35μm～45μm的TiO₂粉末其质量百分含量大于90wt%，余量为粒度>45μm的TiO₂粉末。

5.根据权利要求1所述的冷喷涂制备可见光响应TiO₂光催化涂层的方法，其特征在于：所述可见光响应型TiO₂粉末是改性过的、可以吸收可见光的二氧化钛。

6.根据权利要求5所述的冷喷涂制备可见光响应TiO₂光催化涂层的方法，其特征在于：所述可见光响应型TiO₂粉末吸收可见光并在可见光下发生光催化反应；可见光响应型TiO₂粉末是金属元素或非金属元素掺杂改性，或者可见光响应型TiO₂粉末是氧化物耦合的二氧化钛，或者可见光响应型TiO₂粉末是染料敏化的二氧化钛；所述掺杂改性是单一元素掺杂改性，或者是两种或两种以上元素掺杂改性。

7.根据权利要求1所述的冷喷涂制备可见光响应TiO₂光催化涂层的方法，其特征在于：所述基体为不锈钢、钛、铝、聚氨酯或聚四氟；喷涂前，基体先使用丙酮或乙醇除油，再用24目的白刚玉进行喷砂粗化处理。

8.一种权利要求1所述方法的冷喷涂制备可见光响应TiO₂光催化涂层的设备，其特征在于：采用带有粉末加热装置的冷喷涂系统，包括气体加热器、送粉器、粉末加热器、喷枪和控制系统，具体结构如下：

控制系统的入口与压缩气体入口相通，控制系统的出口分出两个管路：一路通过管路与送粉器的入口连通，送粉器的出口通过管路与粉末加热器的入口连通，粉末加热器的出口通过管路与喷枪连通；另一路通过管路与气体加热器的入口连通，气体加热器的出口与喷枪连通；喷枪的出口与基体相对应。

9.按照权利要求8所述的冷喷涂制备可见光响应TiO₂光催化涂层的设备，其特征在于：控制系统将压缩气体分出两个管路，在控制系统与送粉器连通的管路上设置送粉器控制阀，在送粉器与粉末加热器连通的管路上设置粉末加热器控制阀，在控制系统与气体加热器连通的管路上设置气体加热器控制阀；喷枪垂直固定在支架上，基体在X-Y二维运动平台上相对喷枪运动。

10.按照权利要求8所述的冷喷涂制备可见光响应TiO₂光催化涂层的设备，其特征在于：压缩气体分别作为驱动气体和载气，控制系统开通两路：一路利用压缩气体为驱动气体，将送粉器中的可见光响应型TiO₂粉末送至粉末加热器，由粉末加热器对送粉器输出的喷涂粉末进行加热；另一路压缩气体作为载气，经气体加热器对载气进行加热；加热后的载气在喷枪内与粉末加热器加热的粉末相混合，在喷枪内能够保持粉末温度，且携带粉末的载气膨胀加速，载气与粉末通过喷枪内的De Laval喷嘴一起加速至超音速，射向基体形成可见光响应型TiO₂光催化涂层；所述压缩气体为压缩空气、压缩氮气或压缩氦气，或者所述气体两种以上的混合气体。