[发明专利]一种掺锌减反射型自清洁涂层的制备方法

说明书

技术领域

一种掺锌减反射型自清洁涂层的制备方法，属于自清洁涂料领域。

背景技术

光学薄膜作为现代光学的重要应用研究方向，已被广泛应用于工业、农业、医学、交通运输、军事、建筑、天文、红外物理学、激光技术等领域，对人们的日常生活和工作的影响越来越大。科学技术的进一步发展，特别是光学通信与显示技术的迅速发展，对各类型的光学薄膜设计以及制备工艺提出了更新、更高的要求，光学薄膜的设计与制备技术面临着严峻的挑战。减反射薄膜是光学薄膜中最重要的一种，其发展也受到广泛的关注，从硅太阳能电池上的应用到各类型显示器件上的普及，减反射薄膜的使用研究必将成为一项非常有意义的工作。

能源与环境是21世纪科学研究的两大主题，解决当前日益严重的能源短缺和环境污染的问题是实现可持续发展、提高人民生活质量和保障国家安全的迫切需求。自1972年fujishima和honda发现TiO₂电极光解水以来，半导体光催化材料由于在环境净化及太阳能利用方面具有广泛的潜在应用前景而成为人们研究的热点。

目前自清洁玻璃均是在玻璃表面上涂TiO₂膜，对可见光催化效率比较低。禁带宽度为3.2eV，只有波长小于387nm的紫外光才可起催化作用，而太阳光中紫外光只有3％～4％，而可见光占40％～44％。锌离子的掺杂有够有效的提高涂层的光催化活性。

在室外长期使用的太阳能板材表面容易形成水痕或沾染不易清洗的油污等，从而影响太阳光的透过率，严重降低太阳能板的功用。本涂层技术主要适用于太阳能玻璃板的自清洁和增透，以提高其对太阳能的利用率。

发明内容

本发明的目的是协同利用SiO₂和掺锌TiO₂薄膜的减反射与自清洁性能制备一种减反射型自清洁涂层，用于提高太阳能玻璃板对太能的利用率。

本发明的树脂结构设计及合成思路为：(1)SiO₂涂层的制备：利用溶胶-凝胶(sol-gel)技术在玻璃表面制备一层SiO₂涂层，利用提拉法制备成膜；(2)掺锌TiO₂薄膜的制备：同样利用溶胶-凝胶技术在已涂有SiO₂涂层玻璃表面制备一层掺锌TiO₂薄膜，利用提拉法制备成膜；(3)热处理：对已制成的TiO₂薄膜进行热处理得到锐钛矿型TiO₂薄膜，以提高光催化活性。

合成反应过程如下：

(1)SiO₂涂层的制备

利用溶胶-凝胶技术在玻璃表面制备一层SiO₂涂层，用分析纯的正硅酸乙酯、无水乙醇和氨水，在室温下以体积比V[Si(OC₂H₅)₄]∶V(H₂O)∶V(NH₃)∶V[C₂H₅OH]＝1∶2∶0.6∶37混合搅拌，每升溶液添加聚乙二醇(分子量400)1ml，溶液密封陈化，用回流法抽除悬胶体中的NH₃催化剂，得到二氧化硅涂膜悬胶体，用提拉法制备薄膜。

(2)掺锌TiO₂薄膜的制备：

同样利用溶胶-凝胶技术在已涂有SiO₂涂层玻璃表面制备一层掺锌TiO₂薄膜。以钛酸丁酯[Ti(OC₄H₉)₄]和ZnCl₄·5H₂O(分析纯)为原料，准确量取一定量的钛酸丁酯及一定量ZnCl₂·5H₂O溶于无水乙醇中，缓慢加入少量水，用二乙醇胺作抑制剂，延缓钛酸丁酯的强烈水解，不断搅拌得到稳定的掺锌TiO₂溶胶，Ti(OC₄H₉)₄∶C₂H₅OH∶H₂O∶NH(C₂H₅OH)₂＝1∶26.5∶1∶1(摩尔比)。掺锌TiO₂薄膜同样采用提拉法在已涂有SiO₂的玻璃表面制备而成。

(3)热处理