[发明专利]一种自清洁预制构件的光催化施工工艺及检测方法

说明书

本发明提出一种自清洁预制构件的光催化施工工艺，拟由纳米光催化剂与装配式预制构件相结合，有效地将光催化材料的功能体现在室内外表面的建筑材料中，不仅可作为建筑结构材料也可作为功能材料使用，在应用方面实现改善室内外环境安全性、舒适度和提升建筑节能的效果，使其向功能化、生态化和无害化的方向发展。同时，在其开发过程中，采用绿色建筑节能措施，减少能源和资源的使用，打造生态、可持续的绿色开发环境。

技术领域

本发明涉及光催化领域，尤其涉及一种自清洁预制构件的光催化施工工艺及检测方法。

背景技术

在我国，建筑本身就是能源消耗大户，同时对环境也有重大影响。我国处在经济快速发展时期，人们对高水平的生活的追求越也来越强烈，这种消费升级使得人们对建筑的要求越来越高，人均耗能也越来越高，产生的建筑废弃物越来越多，对环境的污染也不可小觑。同时，随着经济的发展，城市大气污染状况日益严重，汽车和工业排放的氮氧化物和硫化物等对大气污染影响率急剧上升，我国有的城市NOx己达50％以上。这与全球倡导的保护环境的理念相违背。近年来，许多研究表明，光催化技术在环境污染物治理方面有着良好的应用前景，纳米光催化剂在紫外光照射下，以多种建筑材料为载体，如应用于油漆、玻璃、瓷砖、石膏制品和混凝土等基体材料上，利用其具有良好的光催化氧化能力和表面超亲水性能，实现氧化分解大气污染物，可将有机污染物分解成CO₂、H₂O等小分子物质、抑菌抗菌、防霉、防污、防露、防雾等多种目的，玻璃窗和瓷砖通过添加纳米光催化剂作为光催化薄膜，使得它们的自清洁功能得到改性，其已经应用于中国国家歌剧院的玻璃表面。纳米光催化剂也被添加在混凝土中或用作涂料涂刷在清水混凝土等装饰性混凝土表面，既可以维持建筑材料的本身审美外观，又可以完善空气质量，改善大气环境，保持城市清洁，由于其具有自清洁性能，也可以节省维护成本，从而延长建筑物自身的使用寿命。

催化剂是加速化学反应的化学物质，其本身并不参与反应。光催化剂就是在光子的激发下能够起到催化作用的化学物质的统称。光催化技术是在20世纪70年代诞生的基础纳米技术，在中国大陆我们会用光触媒这个通俗词来称呼光催化剂。典型的天然光催化剂就是我们常见的汁绿素，在植物的光合作用中促进空气中的二氧化碳和水合成为氧气和碳水化合物。总的来说纳米光触媒技术是一种纳米仿生技术，用于环境净化，自清洁材料，先进新能源，癌症医疗，高效率抗菌等多个前沿领域。

世界上能作为光触媒的材料众多，包括二氧化钛(TiO₂),氧化锌(ZnO)，氧化锡(SnO₂)，二氧化锆(ZrO₂),硫化镉(CdS)等多种氧化物硫化物半导体，二氧化钛(TiO₂),因其氧化能力强，化学性质稳定无毒，成为世界上最当红的纳米允触媒材料。在早期，也曾经较多使用氧化锌(ZnO)和硫化镉(CdS)做为光触媒材料，但是由于这两者的化学性质不稳定，会在光催化的同时发生光溶解，溶出有害的金属离子具有一定的生物毒性，故发达国家目前已经很少将它应用作为民用光催化材料。

发明内容

本发明提出一种自清洁预制构件的光催化施工工艺及检测方法，研究出一种适合于工业生产的纳米光催化剂，与装配式预制构件相结合，有效地将光催化材料的功能体现在室内外表面的建筑材料中，不仅可作为建筑结构材料也可作为功能材料使用。

本发明是通过以下技术方案实现：

首先，以金属盐作为金属源，采用水热或水浴合成法，通过调节其反应条件(温度，时间以及浓度等)，制得具有不同性质的金属氧化物或多金属复合物。利用XRD、XPS、UV-vis、SEM(FESEM)、TEM等测试手段对所制备样品的组分、形貌结构和光学性质等方面进行表征，并通过光催化性能测试比较分析研究了不同样品的光催化性能，研究其作用机制。

其次，取得一定量纳米光催化剂，通过物理共混、插层、原位聚合和溶胶-凝胶法等方法，均匀分散在传统有机涂料中，形成改性纳米复合涂料。通过测试其紫外-可见吸收光谱图来判断改性涂料的光催化性能。