[发明专利]一种光触媒自清洁整理剂及其制备和应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及自清洁领域，更具体地说，涉及一种光触媒自清洁整理剂及其制备和应用方法。

背景技术

随着人们对保护环境和节约能源的认识的提高以及人们生活水平的提高，对材料的性能提出了新的要求，从而展开了包括具有三防功能(即防水、防油及防尘)织物在内的有关材料自清洁技术的研究。在现有自清洁材料的相关专利文献中，大多都指出自清洁材料中需要用到二氧化钛。

1972年Fujishima和Honda发现了光促条件下TiO₂电极上的水裂解，二氧化钛的自清洁特性就被广泛研究。自从我们小组的纺织科学家们发明了一种在棉布服装上覆盖一层二氧化钛微粒的有效途径后，自清洁服装也许正离我们越来越近。所述纳米微粒是用于帮助分解碳基分子的催化剂，而这个反应的发生仅需要阳光来触发。

大部分自清洁产品的复合物均以二氧化钛为主要原料。二氧化钛是一种白色或者黄色粉末，不溶于水，也不溶于稀酸。二氧化钛具有三种晶型：锐钛矿型、金红石型、板钛矿型。板钛矿型不稳定，目前为止没有工业用途；金红石型和锐钛矿型都属于四方晶系，但因晶型不同，所以有不同的晶体习性。金红石型是细长的成对的孪生晶体，每个金红石晶胞含有2个二氧化钛分子，以两个棱边相连。

而锐钛矿型则以八面体的形式出现，氧位于八面体的顶角，每个锐钛晶胞含有四个二氧化钛分子，以八个棱边相连。锐钛矿型在高温下(700度以上)，能够转变成金红石型，同时释放出7.5×7.1868KJ/mol的能量。这个转化过程除了受温度影响之外，还受到一些加速或抑制晶型转化的促进剂或抑制剂的影响，转化是不可逆转的。

纳米二氧化钛光催化剂具有化学性质稳定、耐氧化、安全无毒等优点。在紫外光照射下，可产生自由电子——空穴对，与吸附在二氧化钛表面的氧和水反应，产生活性氧及自由基。这些活性氧及自由基有很强的氧化分解能力，可将有机物氧化分解为二氧化碳和水，将大气污染物NO_X、SO_X、NH₃和H₂S等氧化为无害物质，也能穿透吸附于TiO₂表面的、霉菌等微生物的细胞壁，从而有效的杀灭细菌，进而实现去污、消毒的效果。

在锐钛矿形式下，二氧化钛是一种有着大能带隙的半导体，在合适的波长的光的激发下，二氧化钛表面的光子能产生激发。价电子带地空洞可以与吸附在表面的水或氢氧根离子发生反应，传导带上的电子可以与氧气生成O2-和其它氧类反应活性基团。O₂-和OH-对于污渍、环境污染物、有害的微生物具有很强的反应性。二氧化钛的厌水特性导致其难于分散在溶胶中，这就导致去污效果的降低。由于二氧化钛的一些特性，如低电子效率、厌水性、高键能，以它作为可见光自清洁纺织品的高效光触媒依然有些难度。对于这些固有的缺陷，可能的方法包括将二氧化钛与无机物或金属掺杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有自清洁整理剂的上述由于二氧化钛的厌水特性使其分散性不够稳定，导致去污效果不佳的缺陷，提供一种将掺杂金属的含硅和钛的纳米复合物的光触媒自清洁整理剂及其制备和应用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通过钛醇盐、硅醇盐、金属盐以基本原料制备一种纳米溶胶，并通过紫外光照射，形成光触媒自清洁整理剂，其包含同时含有金属、钛和硅的纳米微球。

本发明提供了一种光触媒自清洁整理剂，所述光触媒自清洁整理剂为由以下摩尔份数的原料制成的含纳米微粒的溶胶：

钛醇盐    (1～10)×10³

硅醇盐    1～10

金属盐    (1～10)×10^-(1～10)。

在本发明所述的光触媒自清洁整理剂中，所述钛醇盐为四异丙醇钛、四丙醇钛、四乙醇钛或2-乙基-1-己醇钛。

在本发明所述的光触媒自清洁整理剂中，所述硅醇盐为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷或四异丙氧基硅烷。

在本发明所述的光触媒自清洁整理剂中，所述金属盐中的金属离子为以下一组金属离子中的一种或多种的混合：金、银、铜、铁、铝和铂。

在本发明所述的光触媒自清洁整理剂中，所述光触媒自清洁整理剂的原料还包括有机溶剂、酸和水。

在本发明所述的光触媒自清洁整理剂中，所述光触媒自清洁整理剂中的纳米微粒至少有一个方向的尺寸小于30nm。

本发明还提供了一种光触媒自清洁整理剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：使用钛醇盐、硅醇盐、金属盐制备预溶液；