[发明专利]光催化剂复合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种光催化剂复合物及其制备方法，所述复合物包括其上粘复有光催化剂颗粒的基质。

光催化剂颗粒在波长不小于带隙能量的光波辐照下，使电子在光激发作用下跃迁到导带，同时在价带产生相应的空位。人类已经将这种电子的强还原能力和这种由光激发产生的空位的强氧化能力用于有机物的分解和净化过程，同时也用于水的分解过程。用在这类处理过程中的光催化剂颗粒通常都沉积在一种其尺寸大于该颗粒的基质上，以防止这些颗粒散布在大气中，或被排出处理系统，其后容易将光催化剂与处理系统分离。将光催化剂颗粒沉积在基质上的一种方法包括，在400℃或更高温度下，烧结基质上的光催化剂颗粒，使这些颗粒粘结在基质上，或采用另一种方法，该法包括将一种前体喷涂到在约400℃温度下加热的一种基质上，该前体可通过热分解转变成光催化剂，以此将颗粒粘结到基质上。除此之外，已提出固定光催化剂颗粒的另一种方法，即利用某种类型的氟化高聚物。例如，日本专利申请公开平4-284851公开了一种方法，包括对光催化剂颗粒和一种氟化高聚物的混合物进行层压，并在压力下压缩该层压物。日本专利申请公开平4-334552公开了一种方法，包括加热熔化一种氟化高聚物以粘结光催化剂颗粒。

最近，一种努力将光催化剂颗粒用于分解居住环境中日常生活产生的垃圾中的有害物、恶臭物和油性物，以及用于垃圾的净化和消毒。因此，光催化剂颗粒已经找到了广阔的应用范围。基于此种考虑，尚需要一种方法，能够将光催化剂颗粒牢固粘结到任何基质上，且这种粘结可保持很长时间，而不丧失其光催化作用。

遗憾的是，上述现有技术的几种方法都有粘结强度不够，在外界压力下易于分层的缺陷，且都需要在高温下加热，致使其不能应用于不耐热的基质如塑料，内部材料如办公室墙壁和难以加热的各种产品的表面，等等。此外，高温热处理使光催化剂颗粒的比表面减少，由此导致其光催化作用减弱。而且，这些方法可能需用特定的手段如在压力下粘结或加热熔化的装置。

本发明的一个目的是提供一种光催化剂复合物，该复合物包括一种基质，基质上有通过一种不太降解的粘合剂粘结在其上的光催化剂颗粒。

本发明的另一个目的是提供一种制备该光催化剂复合物的方法。

本发明的另一个目的是提供一种利用该光催化剂复合物的涂料组合物。

图1示出用黑光辐照来自实例的样品A和C及来自对比例的样品E后，光催化剂复合物中每单位面积粘合剂的失重变化。

本发明人研究开发出一种方法，可在延长的时间期限内，将光催化剂颗粒牢固粘结在任何基质上，而不损坏该颗粒的光催化作用。本发明是基于下述发现完成的：(1)将光催化剂颗粒用粘合剂粘结到基质上时，该光催化剂颗粒的光催化作用可能使该粘合剂分解变质，导致该光催化剂颗粘脱离该基质。而用不太降解的粘合剂，可将光催化剂颗粘结到任何基质上，但不会使颗粒脱离基质，且出人意料地，本发明的光催化剂显示出足够的光催化作用。(2)当光催化剂颗粒的用量为5-98％(以光催化剂颗粒和不太降解的粘合剂的总体积为基准)时，可将光催化剂颗粒粘结到基质上而不削弱制成的光催化剂复合物的光催化作用。(3)利用有机粘合剂如氟化高聚物和硅氧烷基高聚物或者无机粘合剂作为不太降解的粘合剂，可最大限度地减少粘合剂因光催化剂颗粒的光催化剂作用出现的分解和降解，使光催化剂颗粒可长时间牢固粘结，特别优选的氟化高聚物主要包括乙烯基醚和/或乙烯基酯与氟代烯烃的共聚物。(4)优选的光催化剂颗粒是二氧化钛，具有较强的光催化作用，较高的化学稳定性，无毒性。(5)一种粘结光催化剂颗粒的方法，可适用于使各种制品表面相当容易地具有光催化性，且使在家用电器中可容易地利用其光催化作用，作为一种最方便易行的方法，该方法包括将光催化剂颗粒和一种不太降解的粘合剂安置到基质上，然后固定该粘合剂的步骤，或者更具体地，包括通过涂覆或喷涂含光催化剂颗粒、粘合剂及溶剂的涂料组合物，将光催化剂颗粒和不太降解的粘合剂安置在基质如不同制品的表面，然后固定该粘合剂的步骤。

也就是说，本发明在于提供一种光催化剂复合物，该复合物包括在延长的时间期限内，其上牢固粘结光催化剂颗粒的任何基质，该颗粒的光催化作用在该期限内不丧失。