[发明专利]一种光触媒涂料及其涂层

说明书

本发明属于光触媒材料技术领域，具体涉及一种光触媒涂料，包括褶皱石墨烯球载体和包覆于所述褶皱石墨烯球载体表面的二氧化钛功能层，褶皱石墨烯球和二氧化钛质量比为1：0.2～2，I_D/I_G小于0.01；褶皱石墨烯球为AB堆叠结构，堆叠厚度大于30层。本发明还包括光触媒涂层及其制备方法，采用的褶皱石墨烯球具有热电子积累效应，降低石墨烯与二氧化钛势垒，提高光量子效率，同时，经氯铂酸、硼氢化钠改性的二氧化钛作为功能层，增加了钛原子的价态结构，多角度降低带隙，促进二氧化钛对光波长的扩展，最终实现了应用于可见光以及近红外光的光触媒。本发明光触媒涂料不仅扩展了光吸收波长，使得光触媒在可见光下广泛高效应用，同时提升了能源利用率，降低了成本。

技术领域

本发明属于光触媒材料技术领域，具体涉及一种光触媒涂料及其涂层。

背景技术

随着社会的发展，社会物资得到了极大丰富。然而化工用品的大量使用，所产生的甲醛等有害气体难免对生活及工作环境带来影响，乃至诱发肌体病变，严重影响人们身体健康。

光触媒也叫光催化剂，是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的半导体材料的总称。早在20世纪30年代，科学家就已经发现了以氧化锌为基底的光触媒材料，将有害物质通过光催化降解为无害物质，为人类生活环境的改善带来了希望。特别1967年日本东京大学的本多建一教授的发现，打开了二氧化钛在光催化领域应用的大门，使得光触媒在生产生活环境中，大量出现，护卫人类健康。

日常生活中，光触媒能有效地降解空气中有毒有害气体如甲醛等，高效净化空气；同时，能够有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。

目前，光触媒还存在如下问题。

其一，绝大部分只能在紫外光下工作。二氧化钛光触媒的能距为3.2eV，相当于波长 387.5nm的光源所带的能量，该波长落入到紫外光的波长范围中。因此，二氧化钛光触媒的使用需要对人体有害的紫外光源进行激发，使用较为不便，将其应用范围扩展到可见光区域成为成为亟待解决的问题。

其二，光吸收效率低，利用率低。现有二氧化钛光触媒，在吸收光能的同时也反射了大部分，对于光的吸收有限，进而降低了对光能的利用率，是对电能的一种浪费。

其三，自由基稳定性差，催化效率低。市面上所使用的光触媒，在光能转化成自由基的效率不高，同时自由基缺乏稳定性，进一步降低了催化效率。

因此，需要一种新的复合光触媒，同时实现可见光催化以及高光量子效率，从而让光触媒进一步广泛应用于多样的生产生活场景，增加使用安全性，提高能源利用效率，最终实现环境质量的极大改善。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，提供了一种光触媒涂料，包括褶皱石墨烯球载体和包覆于所述褶皱石墨烯球载体表面的二氧化钛功能层，所述褶皱石墨烯球和所述二氧化钛质量比为1：0.2～2；所述褶皱石墨烯球的I_D/I_G小于0.01；褶皱石墨烯球为AB堆叠结构，堆叠厚度大于30层。

进一步，所述纳米二氧化钛的粒径为3～6nm。

进一步，所述二氧化钛功能层为经氯铂酸、硼氢化钠改性的二氧化钛。

进一步，所述褶皱石墨烯球通过喷雾干燥方法得到。

本发明还提供了一种光触媒涂层，光触媒涂层由所述的光触媒涂料组成，通过以下步骤制备得到：

(1)将1重量份褶皱石墨烯球喷涂于基底上，制得载体层；

(2)将0.2～2重量份纳米二氧化钛、0.02～0.1重量份氯铂酸、0.01～0.05重量份硼氢化钠均匀搅拌混合1～10min后，喷涂于步骤(1)中的载体层，并于室温干燥0.5～12h，制得涂料半成品；