[发明专利]一种表面羟基化介孔SiO2-TiO2复合自清洁涂层及其制备方法

说明书

本发明属于自清洁涂层技术领域，具体涉及一种表面羟基化介孔SiO₂‑TiO₂复合自清洁涂层及其制备方法。本发明首先分别制备SiO₂溶胶和TiO₂溶胶，再经过煅烧获得介孔SiO₂薄膜，采用浸渍提拉法在介孔SiO₂薄膜表面涂覆一层TiO₂并经煅烧制得介孔SiO₂‑TiO₂复合涂层，最后通过双氧水羟基化处理制得表面羟基化介孔SiO₂‑TiO₂复合自清洁涂层。本发明通过对自清洁涂层表面进行羟基化处理使复合自清洁涂层表面极性增强，提高表面亲水性；引入介孔增加了涂层表面的粗糙度增强涂层表面亲水性；同时也更多的暴露了TiO₂的活性位，使本发明复合自清洁涂层表面润湿性得到显著提高，可在没有紫外光照射的情况下依然具有良好的亲水特性。

技术领域

本发明属于自清洁涂层技术领域，具体涉及一种表面羟基化介孔SiO₂-TiO₂复合自清洁涂层及其制备方法。

背景技术

随着全球环境污染的加重，建筑玻璃、汽车玻璃和光伏玻璃表面的沾污日益严重，开发具有高效自清洁能力的玻璃成为解决这一问题的重要途径。自清洁涂层能够使玻璃表面污染物或灰尘颗粒在重力、雨水、风力等外力作用下自动脱落或通过光催化降解而除去，具有节水、节能、环保等优点，在建筑、交通、新能源等行业具有重要的应用前景。目前，基于不同的自清洁原理，已发展了两类自清洁涂层。一类是超疏水自清洁涂层，通过水滴滚动带走灰尘，实现类似于荷叶的自清洁功能。但现在超疏水涂层仍存在制备工艺复杂、制备面积小、力学性能差、耐油性污染物能力差等问题，缺乏实际使用价值。另一类是基于无机光催化半导体材料的自清洁涂层。在这一类自清洁涂层中，最为典型的是二氧化钛涂层材料。它的自清洁原理包括两个方面：1、二氧化钛在紫外光辐照下产生电子-空穴对，再与吸附在二氧化钛材料表面的H₂O和O₂发生氧化还原反应生成氢氧自由基，氢氧自由基活性很高，可分解有机污染物，实现表面自清洁；2、在紫外光照射条件下，二氧化钛价带电子被激发到导带，在表面生成电子-空穴对，电子与Ti⁴⁺反应，空穴则与表面桥氧反应，使表面氧虚空，从而近处的Ti⁴⁺转向Ti³⁺，Ti³⁺适于游离水吸附。此时，空气中的水解离子吸附在氧空位中，成为化学吸附水，化学吸附水可进一步吸附空气中的水分，形成物理吸附层，即在Ti³⁺缺陷周围形成了高度亲水的微区，而表面剩余区域仍保持疏水性，这样在TiO₂表面构成了分布均匀的纳米尺寸分离的亲水微区，类似于二维的毛细管现象。由于这两种自清洁原理的共同作用，二氧化钛材料在实际使用坏境下表现出良好的自清洁特性，因而在自清洁涂层领域具有比超疏水涂层更大的实际使用价值。

但TiO₂的亲水特性依赖紫外光的照射,在停止光照后，化学吸附的羟基被空气中的氧取代，重又回到疏水状态，而且纯TiO₂表面暴露的活性位有限，约束了TiO₂亲水特性的应用前景。

发明内容

为解决以上现有技术的不足，本发明提供了一种表面羟基化介孔SiO₂-TiO₂复合自清洁涂层及其制备方法。

本发明提供的一种表面羟基化介孔SiO₂-TiO₂复合自清洁涂层的制备方法步骤如下：

步骤一：将一定质量的CTAB胶粒溶于去离子水和无水乙醇混合溶液，向上述混合溶液中加入一定体积正硅酸乙酯并搅拌，制得SiO₂溶胶；

步骤二：将一定体积钛酸四丁酯加入乙酰丙酮和无水乙醇的混合溶液中，制得TiO₂溶胶；