[发明专利]一种可见光响应的抗污抗菌涂料、涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可见光响应抗污抗菌涂料、涂层及其制备方法。该涂料的组分中包括光催化材料、成膜剂和亲水性溶剂。所述的涂层为由该涂料涂覆在物体外部表面并固化形成的一层抗污抗菌涂层，光催化材料为采用一步水热法制备的纳米结构的硫化铋/碳基复合材料，纳米结构的硫化铋/碳基复合材料与成膜剂和亲水性溶剂均匀混合制备成可见光响应抗污抗菌涂料。可见光响应抗污抗菌涂料的涂层的制备方法为将制得的可见光响应的抗污抗菌涂料以喷涂、淋涂、旋涂、刮涂、辊涂、浸涂或铸膜方式涂覆在物体表面，在室温下固化形成可见光响应的抗污抗菌涂层。

技术领域

本发明涉及光催化涂料领域，特别是一种能在可见光下响应的抗污抗菌涂料、及该涂料的涂层，具体地说是一种可见光响应抗污抗菌涂料、涂层及其制备方法。

背景技术

随着现代社会人们生活水平的提高，抗污抗菌涂料及涂层材料的需求进一步提升。涂料抗污原理通常为以下三种之一或其中二者的结合：1. 涂层表面疏水，较低的表面能使油污及灰尘等难以附着；2. 涂层表面亲水，利于雨水冲洗；3. 采用光催化材料，在光照下分解涂层表面污物。

固体光催化材料又称光触媒，在光照下会生成光生电子和光生空穴，进而与环境中的水汽反应得到具有强氧化性的超氧自由基、羟基自由基等，可用于分解有机化合物、部分无机化合物、细菌和病毒等。自1972年Fujishima和Honda在《Science》杂志发文报道了使用TiO₂电极进行光电催化裂解水反应后，对TiO₂和其他具有光催化功能的半导体的研究迅速成为热点。近十年来，各种光催化微/纳米结构半导体材料及其复合材料应用于染料降解、重金属离子还原、挥发性有机物(VOCs)去除、抗菌、消毒等领域的研究方兴未艾，但仍存在如下几个主要问题：1.以TiO₂和ZnO为代表的主流光催化材料吸收主要在紫外波段，对太阳光利用效率较低，在室内可见光下难以发挥效果；2. 用于水质净化时，粉末状材料光催化效率最高，但难以回收利用；3. 吸收波长在可见光区的半导体材料带隙通常较窄，其光生载流子复合迅速，光催化效率低。

硫化铋(Bi₂S₃)是室温下禁带宽度为1.2~1.7 eV的直接带隙半导体材料，具有无毒、稳定、环境友好、吸收波段广、本征光电导、光伏转换等一系列优良性能，可以通过改变合成条件制备出棒状、管状、花状、线状甚至量子点等不同纳米结构，从而调节其性能。但单纯硫化铋材料光生载流子复合速度较快，因此常常加入另一种导电性良好的材料进行复合，利于载流子迁移，从而提高其光催化效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，提供可见光响应抗污抗菌涂料、涂层及其制备方法，该涂料及该涂料形成的涂层在可见光照射下就能有效地分解染料、杀灭细菌，达到快速、持久的抗污抗菌效果。其制备方法简单高效，并且操作容易。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种可见光响应的抗污抗菌涂料,该涂料的成分按重量份计包括光催化材料0.1~10份、成膜剂19.9~95份、亲水性溶剂1~80份。所述

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的光催化材料为采用一步水热法制备的纳米结构的硫化铋/碳基复合材料。

上述的成膜剂是Nafion乙醇溶液或水性丙烯酸酯乳液中的至少一种，该成膜剂的浓度或固含量为0.01%~60%。

上述的亲水性溶液是乙醇或水。

本发明还提供了一种可见光响应的抗污抗菌涂料的制备方法，该方法包括以下步骤：

a)、将碳基材料、含铋前驱体、含硫前驱体以及表面活性剂溶于去离子水中制得分散液，并将该分散液的pH值调节至4~10；