[发明专利]一种光催化自清洁复合涂料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种光催化自清洁复合涂料及其制备方法，属于自清洁材料领域。所述涂料包括：以MXene前驱体为原料，通过刻蚀剂刻蚀得到MXene手风琴状纳米片，再通过插层剂插层分层得到MXene单层纳米片，加入体积比为1‑3∶1‑5∶6‑10的共溶剂、二氧化钛和硅酸酯进行水解反应，稀释后得到MXene单层纳米片/二氧化钛光催化自清洁复合涂料，所述二氧化钛和MXene单层纳米片的体积比为1‑3∶5‑15。本发明的制备方法工艺简单、可操作性强，制备出的涂料具有优异的抗老化性、抗静电性、超亲水性能和光催化活性，在自清洁涂料应用中表现出优异的抗污潜力和出色的耐侯性，同时易于大规模制备，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及自清洁材料领域，具体涉及一种光催化自清洁复合涂料及其制备方法。

背景技术

为了清洁墙体、车辆、玻璃面板等各类物体表面的灰尘、油迹等污垢，当前人们采用手工擦洗、喷水冲洗、机器擦洗和制备自清洁表面四种方式。传统的人工清洗方法不仅耗时耗力具有极高的成本，而且清洁人员的人身安全问题也存在着巨大的隐患。自清洁技术因能显著减少作业次数以及维护成本低而备受重视。

MXene是新材料研究领域中受到追捧的二维材料，在2011年被发现以来就吸引了不同方向研究工作者的关注。在HF酸选择性刻蚀前驱体MAX相中的A层得到MXene粉末，前驱体MAX相中的“A”代表的是第三主族和第四主族的元素，例如Ti、Si、Ge、Ga、In、Al；前驱体MAX相中的“M”是前过渡族金属元素，如Sc、V、Cr、Ti、Sc等；前驱体MAX相中的“X”代表N、C。由于二维材料MXene具有优异的导电性、亲水性和助催化性，广泛应用于电池领域，然而尚无基于MXene的自清洁材料涂料。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种光催化自清洁复合涂料及其制备方法，本发明采用MXene前驱体通过刻蚀、插层制备MXene单层纳米片；将MXene单层纳米片加入去离子水离心形成稳定胶体溶液，然后加入硅酸酯、共溶剂和二氧化钛溶液进行水解反应，水解完全后稀释，搅拌混合均匀得到MXene单层纳米片/二氧化钛光催化自清洁复合涂料，具有优异抗老化性、抗静电性、超亲水性和光催化活性。本发明的制备方法工艺简单、可操作性强。

本发明提供的一种光催化自清洁复合涂料，包括：以MXene前驱体为原料，刻蚀剂刻蚀得到MXene手风琴状纳米片，再通过插层剂插层分层得到MXene单层纳米片，再加入共溶剂、5wt％二氧化钛溶液和硅酸酯进行水解反应，稀释到MXene单层纳米片质量浓度为1mg/mL以下后得到MXene单层纳米片/二氧化钛光催化自清洁复合涂料，所述5wt％二氧化钛溶液和MXene单层纳米片胶体溶液的体积比为1-3∶5-15。

优选地，所述MXene前驱体包括Ti₃SiC₂、Ti₂AlC、Nb₂AlC中的任意一种。

优选地，所述插层剂包括氢氧化钾溶液、异丙胺溶液、四甲基氢氧化铵中的任意一种。

优选地，所述插层剂的浓度为2-5mol/L，所述MXene手风琴状纳米片和所述插层剂的体积比为2-5∶15-65。

优选地，所述共溶剂、5wt％二氧化钛溶液和硅酸酯的体积比为1-3∶1-5∶6-10。

优选地，所述硅酸脂包括正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的任意一种或多种。

优选地，所述共溶剂包括异丙醇、乙醇、甲醇、正丙醇中的任意一种或多种。

优选地，所述稀释的稀释剂包括乙醇、丙二醇甲醚和甲醇中的任意一种或多种。

本发明还提供了上述的光催化自清洁复合涂料的制备方法，包括以下步骤：