[发明专利]玻璃纤维毡-纳米TiO2涂层结构及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种玻璃纤维毡‑纳米TiO₂光催化剂涂层结构，其包括玻璃纤维毡基体，和负载于玻璃纤维毡基体表面的纳米TiO₂涂层，所述纳米TiO₂涂层包括具有10～50nm平均粒径的纳米TiO₂颗粒，以玻璃纤维毡基体的重量计，所述纳米TiO₂涂层的负载量为5～30重量％。还提供了玻璃纤维毡‑纳米TiO₂光催化剂涂层结构的制备方法，其中使用线性钛氧聚合物溶液涂覆玻璃纤维毡基体，干燥、烧结得到玻璃纤维毡‑纳米TiO₂光催化剂涂层结构。由该线性钛氧聚合物制备的玻璃纤维毡‑纳米TiO₂光催化剂涂层结构具有优异的光催化效应和超亲水效应，并且可以持久使用，可以应用于防臭过滤器、抗菌过滤器、家庭空气净化过滤器、运输车辆净化过滤器、吸烟室过滤器、和家用电器净化器等。

技术领域

本发明属于TiO₂光催化剂领域，特别是涉及玻璃纤维毡-纳米 TiO₂光催化剂涂层结构、其制备方法和用途。

背景技术

近年来，随着全球工业化进程的加速，环境污染问题日益严重，环境治理已受到世界各国政府和普通大众的广泛重视，其中政府在环境治理方面投入了巨大的人力、物力和财力对环境净化材料和环境净化技术的研究和产业化提供支持，其中光催化材料和光催化技术尤为重要。迄今学者们已经研究开发的光催化剂有TiO₂、ZnO、WO₃、 CdS、ZnS、SnO₂、Fe₃O₄等，其中TiO₂具有活性高、稳定性好，不产生二次污染、对人体无害、价格便宜等诸多优点，成为最受重视和具有广阔应用前景的光催化剂。

由于纳米TiO₂表面具有氧化分解效应和超亲水效应，由此具有分解环境有害气体、自清洁、防雾、抗菌等功能，所以纳米TiO₂光催化剂可以用于环境净化、自清洁、高效抗菌等多个前沿领域。

光催化技术中纳米TiO₂光催化剂的使用主要有两种形式，即直接使用纳米TiO₂粉体的悬浮体系，以及将纳米TiO₂负载到基体上。直接使用纳米TiO₂粉体的悬浮体系存在透光性差、光照效率低、水处理后需对纳米TiO₂粒子进行回收、工艺复杂等缺点；将纳米TiO₂负载到基体上是通过一定的方法在基体表面均匀附着纳米TiO₂涂层。纳米TiO₂负载后可将其作为固定相，待处理废水或气体作为流动相，一般不存在后处理问题，可实现连续化操作。另外，负载后的纳米TiO₂比悬浮的纳米TiO₂催化速度快、催化效率高，因为悬浮体系中粉末易团聚，使光催化反应接触面减少、有效活性中心少，因此负载型纳米TiO₂光催化剂的研制具有非常重要的现实意义。

已有的负载纳米TiO₂光催化剂的方法主要有三种：第一种方法是利用溶胶凝胶法直接在基体表面制备纳米TiO₂薄膜并进行热处理；第二种方法是将纳米TiO₂粉体直接分散成悬浮液，并负载到基体表面，然后进行热处理；第三种方法是利用无机和有机粘结剂把纳米 TiO₂光催化剂负载到基体表面，并进行热处理。