[发明专利]氧化钒-二氧化钛溶胶的制造方法及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光触媒溶胶的制造方法，尤其涉及一种氧化钒-二氧化钛溶胶的制造方法。

背景技术

为了制作二氧化钛薄膜，近年来发展出几种主要的制备方法。表面积大的基材，通常会采用化学气相沉积法来制作薄膜，其原理利用化学反应，将气体反应物在反应区域内生成固态物种，并进一步沉积于载体表面的一种制备技术，基材吸附力要强，必须要有高温设备，过程复杂。

中国台湾专利申请号第92122034号揭示制备结晶型二氧化钛光触媒的合成方法，其是利用四氯化钛或硫酸钛经稀释以氨水调整pH值加入适当的氧化剂与无机酸配合操作条件生成二氧化钛光触媒溶胶使申请案未明白揭示以双氧水为氧化剂而且光触媒含量为0.5-10％之间。

中国台湾专利申请号第96142648号揭示一种不降低透明基材可见光和日光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料组成物及其涂布方法，其是以沸石溶胶为主体，此沸石溶胶为以烷氧化物制备，其工艺复杂。

中国台湾专利申请号第95129291号为一种「低温程序制备纳米薄膜的方法」，其是揭示用于二氧化钛的方法。

中国台湾专利申请号第92128954号其揭示制备二氧化钛纳米粉体的方法，其是以过氯酸等氧化物或无机酸，并加入改质剂及界面活性剂等来改质。

美国专利0020410A1揭示二氧化钛添加氧化钒、氧化铁和氧化钨可用于去除有机废物以清洁空气，但是此触媒为粉末状，并非稳定悬浮在水中的溶胶。

现有技术所使用的光触媒二氧化钛均是粉末状或是悬浮于酸性水溶液的溶胶，或是使用界面活性剂以制成溶胶。以上型态的光触媒溶胶使用上不方便。

发明内容

本发明的一目的，在于提供一种氧化钒-二氧化钛溶胶的制造方法。根据本发明的制造方法所制造的氧化钒-二氧化钛溶胶可以存在中性水溶液中，且不需要界面活性剂就可以悬浮在水中，此氧化钒-二氧化钛在可见光下具有强的光触媒作用。

为了达成上述的目的，本发明提供一种氧化钒-二氧化钛溶胶的制造方法，其步骤包含：(a)将四氯化钛水溶液和盐酸水溶液，于冰浴中搅拌，形成一溶液A；(b)加入氨水溶液，使溶液A形成氢氧化钛胶体；(c)将偏钒酸铵与双氧水加入含有氢氧化钛胶体的水溶液中混合，形成一水溶液B；及(d)将该水溶液B隔水加热一段时间，直到氢氧化钛胶体完全水解消失，即可形成稳定悬浮的氧化钒-二氧化钛溶胶。

具体而言，首先将四氯化钛水溶液于冰浴0-5℃下缓慢加入盐酸水溶液中，配成水溶液A。接着，加入氨水溶液，形成氢氧化钛胶体水溶液，此含有氢氧化钛胶体的水溶液的pH值为8.5。此胶体水溶液经一段时间放置后，胶体会沉于下层，而此时移除上层含氯液体，再水洗胶体多次，直到没有氯离子为止；氢氧化钛胶体水溶液加入偏钒酸铵与双氧水，使的混合均匀，此时二氧化钛的固体重量与水的比例为0.1/100至1.5/100，偏钒酸铵与二氧化钛的重量比为0.5比100至2比100之间，双氧水与二氧化钛的莫耳比为3比1至6比1，此溶液再在90至99℃的范围内隔水加热3至12小时，即可得到纳米氧化钒-二氧化钛悬浮剂。此稳定悬浮的氧化钒-二氧化钛溶液可覆膜于玻璃上，会产生相当高的光催化活性，污染物经过光照催化可有效分解，具有去污与自洁的功效。

过氧化氢为一弱酸溶液，添加至氢氧化钛水溶液中，可改变水解缩合平衡进行解胶。加入过氧化氢后，溶液的酸碱值即开始下降，过一段时间后，酸碱值又会回升至碱性范围。溶液颜色的变化由原先的白色转为黄色、黄橙色，进而变成透明均匀的橙红色溶液。添加过氧化氧的量愈多，解胶时间愈短，若添加量不足则无法完全解胶。过氧化氢为酸性溶液，也是一种强氧化剂，可以和水依任何比例混合，当其分解成水及氧时会放出大量的热，不会残留于水体中。

另外，使用本发明氧化钒-二氧化钛溶胶形成的光触媒薄膜以日光灯、紫外光灯或太阳光照射时，氧化钒可保证二氧化钛不降低其光电性能与阻挡层保护的作用，并可有效延长照光产生的电子再结合时间，具有双重保护的作用，以达到强的抗腐蚀功效，并且在暗处中仍能继续保持阴极防蚀的效果。本实施例的光触媒薄膜在暗处中仍能继续保持阴极防蚀效果的原理，是由于二氧化钛颗粒表面担载具有储存电子作用的氧化钒颗粒，当照光条件下，二氧化钛和氧化钒颗粒可放出电子，氧化钒颗粒可储存多余的电子，在暗处时，氧化钒颗粒则可持续放出电子，以达到长时间阴极防蚀的效果。

本发明还揭示一种涂布液，由含有使用上述氧化钒-二氧化钛溶胶的制造方法所制造的氧化钒-二氧化钛溶胶所调制而成。