[发明专利]一种自清洁亲水复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种自清洁亲水复合材料，所述自清洁亲水复合材料包括透明基材和位于透明基材表面的复合薄膜；其特征在于，所述复合薄膜由内部具有空腔的中空微球组成，所述中空微球的球壳材料为复合粒子；所述复合粒子为核壳包覆结构，其中核材料为SiO₂纳米颗粒，壳材料为TiO₂，壳材料TiO₂的粒径小于核材料SiO₂的粒径。

2.根据权利要求1所述的自清洁亲水复合材料，其特征在于，所述透明基材的厚度为0.5-10mm，其表面的复合薄膜的厚度为40-300nm。

3.根据权利要求1所述的自清洁亲水复合材料，其特征在于，所述中空微球的外径为40-150nm，所述中空微球的空腔内径为30-100nm。

4.根据权利要求1或3所述的自清洁亲水复合材料，其特征在于，所述复合薄膜中，相邻的两个中空微球之间的间隙为5-20nm。

5.根据权利要求1所述的自清洁亲水复合材料，其特征在于，所述复合粒子的粒径为5-20nm。

6.根据权利要求1所述的自清洁亲水复合材料，其特征在于，所述中空微球中，相邻的两个复合粒子之间的间隙为1-4nm。

7.根据权利要求1所述的自清洁亲水复合材料，其特征在于，所述复合粒子中，壳材料TiO₂为锐钛矿型TiO₂。

8.根据权利要求1所述的自清洁亲水复合材料，其特征在于，所述透明基材为玻璃。

9.权利要求1-8任一项所述的自清洁亲水复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、将带负电荷的PS球形纳米粒子通过静电吸附作用在表面吸附包裹复合聚电解质，然后浸于复合粒子的悬浮液中，在复合聚电解质表面继续吸附包裹复合粒子；所述复合粒子为核壳包覆结构，其中核材料为SiO₂纳米颗粒，壳材料为TiO₂，壳材料TiO₂的粒径小于核材料SiO₂的粒径；

S20、交替重复步骤S10 中包裹吸附复合聚电解质和复合粒子的步骤1-5次，得到PS表面交替吸附有若干层复合聚电解质和若干层复合粒子的悬浮液体系；

S30、对透明基材表面进行活化处理，然后通过静电吸附作用在透明基材表面吸附复合聚电解质；

S40、将步骤S30得到的表面吸附有复合聚电解质层的透明基材整体浸入步骤S20得到的悬浮液体系中，使透明基材表面的复合聚电解质层表面吸附上复合粒子层；

S50、根据膜层厚度需要，交替重复步骤S30中的吸附复合聚电解质步骤和步骤S40；

S60、对经过步骤S50的透明基材整体进行烧结，得到所述自清洁亲水复合材料。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤S10中，带负电荷的PS球形纳米粒子表面静电吸附包裹复合聚电解质的步骤包括：将带负电荷的PS球形纳米粒子水悬浮液先后加入到等浓度的PDDA水溶液和PSS水溶液中，使PS球形纳米粒子表面依次静电吸附一层PDDA和一层PSS，然后真空蒸发浓缩，得到PS外包覆有复合聚电解质层的第一悬浮液。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述PS球形纳米粒子的粒径为30-100nm，所述PS球形纳米粒子水悬浮液中PS含量为0.5-2wt%；所述PDDA水溶液和PSS水溶液的体积浓度均为1-3mg/mL；第一悬浮液中，外包覆有复合聚电解质层的PS的含量为0.5-2wt%。

12.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤S10中，制备所述复合粒子的悬浮液的方法包括：调节SiO₂纳米粒子溶胶水分散液pH≤3，缓慢滴加钛醇盐有机物，加热条件下陈化得到SiO₂/TiO₂复合粒子悬浮液。

13.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤S30中，透明基材表面活化处理的步骤包括：将透明基材先浸于活化处理液中，然后洗涤并用惰性气体吹干；所述活化处理液为浓硫酸和双氧水的混合液。