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一種高效光觸媒玻璃水的制作方法

文檔序號:9519026閱讀:1222來源:國知局
一種高效光觸媒玻璃水的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種健康環保型玻璃水,尤其是一種高效光觸媒玻璃水,屬于洗滌劑技術領域。
【背景技術】
[0002]市場上的玻璃水品種繁多,但大多數是以木醇為主要除污劑,有一定毒性,而具有防曬防霧、除污除臭、防塵防腐、殺菌消毒、無毒無磷、祛水滴、護雨刮等功能和特點的玻璃水,目前沒有類似的發明和產品。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是針對目前的玻璃水不夠環保、功能單一等問題,提供一種高效光觸媒玻璃水,本發明制得的玻璃水具有防曬防霧、除污除臭、防塵防腐、殺菌消毒、無毒無磷、祛水滴、護雨刮等功能和特點。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:一種高效光觸媒玻璃水,其特征是,包括以下各組份制備而成:復合納米光觸媒、分散劑、滲透劑、氧化劑、香精、凈洗劑和負離子水。
[0005]—種高效光觸媒玻璃水,其特征是,包括以下各組份按重量百分比制備而成:復合納米光觸媒0.6%-1.8%、分散劑0.02%-0.10%、滲透劑0.005%-0.03%、凈洗劑0.02%_1%、氧化劑0.005%-0.03%、香精0.01%-0.10%、剩余為負離子水。
[0006]所述復合納米光觸媒以銳鈦礦型納米二氧化鈦為主,并采用復合半導體、離子摻雜、離子注入與等離子體處理、表面光敏化、貴金屬沉積、粉體形狀改性中的一種或多種方法進行改性處理。
[0007]所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、六偏磷酸鈉、P5040、PEG、P19、P105分散劑中的一種或多種。
[0008]所述滲透劑為脂肪醇聚氧乙烯醚。
[0009]所述凈洗劑為椰子油烷基二乙醇酰胺。
[0010]所述氧化劑為H202氧化劑,其濃度為35%。
[0011]還包括防凍劑,其質量百分比為1%_20%,為1,2_丙二醇、甲醇、乙醇、乙二醇、水溶性酰胺中的一種或多種。
[0012]所述復合納米光觸媒包括以下各組份制備而成:W03-Ti02S V 205-Ti02、5nm銳鈦礦型載銀二氧化鈦、10nm金紅石型二氧化鈦、5nm銳鈦礦型高純二氧化鈦、5nm納米氧化鋅、二氧化硅。
[0013]本發明中,復合納米光觸媒粉體以銳鈦礦型納米二氧化鈦為主,并根據產品市場定位和成本控制的需要,對光觸媒粉體進行復合半導體、離子摻雜、離子注入與等離子體處理、表面光敏化、貴金屬沉積、粉體形狀改性中的一種或多種方法進行改性處理。
[0014]分散劑包括堿性分散劑和中性分散劑,可選但不限于十二烷基苯磺酸鈉、六偏磷酸鈉、P5040、PEG、P19、P105分散劑中的一種或多種,分散劑;滲透劑可選但不限于JFC (月旨肪醇聚氧乙烯醚);凈洗劑可選但不限于6051 (椰子油烷基二乙醇酰胺);氧化劑可選但不限于濃度為35%的H202;防凍劑(非防凍型可省略)可選1,2-丙二醇、甲醇、乙醇、乙二醇、水溶性酰胺中的一種或多種。
[0015]基于上述組成成分,本發明適用于各類玻璃表面的清洗,具有防曬防霧、除污除臭、防塵防腐、殺菌消毒、無毒無磷、祛水滴、護雨刮等功能和特點。
[0016]將高效的光觸媒應用到玻璃水中,是本發明的創新之一。為此,提高光觸媒的性能,研發高效的復合光觸媒是本發明的重要內容,涉及的技術和方法如下:
復合半導體的方法包括簡單組合、摻雜、多層結構和異相組合。其中,簡單組合有納米Ti02和納米ZnO按6-9:4-1的比例混合;銳鈦礦T1 2和金紅石T1 2的混晶,使銳鈦礦晶體表面生長了薄的金紅石結晶層;Ti02耦合半導體主要有CdS-Ti02、W03-Ti02、Sn02-Ti02、Zr02-Ti0jP V 205-Ti02,W03-Ti02* WO 3最佳摻量為 T1 2重量的 3%。
[0017]離子摻雜是采用一種或多種金屬離子共同摻雜,金屬離子包括W6+、V5+、Cr6+、Mo5+、Ce4+、Pb2+、La3+、Fe3+,非金屬離子包括 S2、Ο2、P3、F、C4、N3。
[0018]離子注入法是通過高能金屬離子如V、Cr、Mn、Fe、Ni,轟擊Ti02,使其光譜效應產生紅移,紅移的程度依賴于注入的金屬離子的種類和數量,對不同的金屬離子紅移的順序為V> Cr > Fe > Mn > Ni。而對同種金屬離子紅移的量隨注入離子含量的增加而增加。
[0019]表面光敏化的方法是通過添加光活性敏化劑,包括一些貴金屬化的復合化合物(如Ag、Pt、Pd、Au、Ru的氯化物)、釕吡啶類絡合物,及各種有機染料,使其以物理或化學特性吸附于Ti02的表面,從而擴大了 T1 2激發波長的范圍。
[0020]貴金屬沉積的方法在半導體Ti02表面附載貴金屬元素,如VID族的Pt、Ag、Ir、Au、Ru、Pd、Rh,其中載銀二氧化鈦中的納米銀為1102總重量的1%。
[0021 ] 粉體形狀改性的方法包括減小粒徑和改善微粒形狀;減小粒徑是指減小光觸媒粉體的粒徑,其值控制在10nm以內;改善微粒形狀是為了提高Ti02的比表面積,把所述的Ti02做成了合適的形狀,如納米薄膜、納米管、納米針或線、納米棒、納米微球或空心球,以及納米復合物;納米氧化鋅優選為六角錐形納米氧化鋅。
[0022]光觸媒的作用機理是:在光照下,光子的能量大于半導體禁帶寬度,其價帶上的電子(e)就會被激發到導帶上,同時在價帶上產生空穴(h+),激發態的導帶電子和價帶空穴又能重新合并,并產生熱能或其他形式散發掉。當光觸媒催化劑存在合適的俘獲劑、表面缺陷或者其他因素時,電子和空穴的復合得到抑制,就會在光觸媒催化劑表面發生氧化-還原反應。價帶空穴是良好的氧化劑,導帶電子是良好的還原劑,在半導體光催化反應中,一般與表面吸附的H20、02反應,生成氧化性很活潑的羥基自由基(.0Η)和超氧離子自由基(02 ),能夠把各種有機物直接氧化成C02、H20等無機小分子,而且因為他們的氧化能力強,一般不停留在中間步驟,不產生中間產物,光觸媒本身也不會被消耗。
[0023]由于半導體的光吸收閾值與帶隙寬具有如下關系:
Ag(nm)=1240/Eg(ev)
Ti0;^9帶隙寬E g=3.2eV,通過計算可知,能夠激發1102進行光催化的光主要為波長小于或等于387.5nm的紫外光,而紫外光在太陽光中只占5%左右,所以太陽光利用效率低。
[0024]根據理論研究與實驗,光觸媒的作用機理具有以下特征:第一,光觸媒光催化反應中生成的活性羥基[.0H]具有402.8mJ/mol的反應能,高于有機物中如C一C、N— H、C一N、C一H、Η— 0、C—0等化學鍵的鍵能,會導致大多數有機物在不同程度上發生光催化分解反應;第二,光觸媒的催化反應必須在納米光觸媒微粒的表面進行;第三,單純的二氧化鈦光觸媒只有在紫外線(λ〈388ηπι)照射時才具有光催化效應。
[0025]為了拓寬光觸媒的頻譜,本發明采用離子摻雜、原子摻雜、復合半導、離子注入與等離子體處理、光敏化和螯合其他催化材料等方法對光觸媒進行改性,提高光觸媒對可見光,甚至是紅外光的吸收能力。
[0026]光觸媒改性目的是擴大可見光響應、抑制光生電子與空穴復合、提高表面氫氧自由基含量,本發明光觸媒改性的技術方案如下:
離子摻雜的方法——包括陽離子摻雜和陰離子摻雜。一方面離子摻雜可以改變Ti02的能級結構;另一方面摻雜使電子和空穴分離,延長了電子和空穴的壽命,使單位時間單位體積的光生電子和空穴的數量增多。金屬離子摻雜是將一定量的金屬離子引入到Ti02晶格中,形成活性“小島”,通過捕獲電子或空穴,以及抑制電子-空穴對的復合速率影響Ti02的光催化活性,主要是過渡金屬離子如W6+、V5+、Cr6\Mo5\ Ce4+、Pb2\ La3+、Fe3+等。第二過渡系列的金屬離子比第一過渡系列的金屬離子的摻雜作用要好,光催化性能更高,二六副族的金屬離子也能同樣起到很好的提高光催化活性的作用。陰離子摻雜主要有S2、02、P3、F、C4、N3。本發明利用金屬離子和非金屬離子的協調效應,優選一種或多種金屬離子和非金屬離子共同摻雜。
[0027]復合半導的方法一一復合的方式包括簡單的組合、摻雜、多層結構和異相組合等。通過半導體的耦合可提高系統的電荷分離效率,擴展光譜響應的范圍,提高光觸媒的活性。其中,簡單組合有納米Ti02和納米ZnO按一定6-8:4-2的比例混合;銳鈦礦T1 2和金紅石Ti02的混晶組合中,銳鈦礦晶體表面生長了薄的金紅石結晶層,由于晶體結構的不同,能有效地促進銳欽礦晶體中光生電子和空穴的電荷分離(混晶效應),具有較高的催化活性;Ti02 耦合半導體主要有 CdS-T1 2、W03-Ti02、Sn02_Ti02、Zr02_Ti0jP V 205_Ti02,103_1102的最佳摻量為3%,并具有較好的可見光活性。
[0028]離子注入與等離子體處理的方法——離子注入法是通過高能金
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