[发明专利]氧化锌纳米片包覆空心玻璃微珠光催化反射复合颜料及其合成方法

说明书

本发明公开了氧化锌纳米片包覆空心玻璃微珠光催化反射复合颜料及其合成方法。该方法是将空心玻璃微珠先在碱性溶液中进行预处理后备用。将硝酸锌、碱性化合物分别溶于有机溶剂中分为A液和B液。将预处理过后的空心玻璃微珠加入到A、B混合液当中，持续搅拌，过滤干燥后煅烧得到空心玻璃微珠负载氧化锌种子样品。将煅烧后的样品加入到由硝酸锌、碱性化合物与蒸馏水混合的生长液当中，搅拌后过滤干燥。本发明产品不仅具有空心玻璃微珠轻质、隔热等性能，还具有ZnO的光反射和光催化性能。该产品在室温下的近红外反射率高于90％，25℃条件下3h内对罗丹明B的降解率高于90％；该产品可以应用于反射隔热涂料和环境保护领域。

技术领域

本发明涉及一种氧化锌纳米片包覆空心玻璃微珠复合颜料的制备，特别是涉及一种同时具备高光催化活性和近红外反射率的片状纳米氧化锌包覆空心玻璃微珠复合颜料的制备方法，属于无机颜料的领域。

背景技术

能源枯竭和环境污染问题关系到全人类的福祉，越来越受到全社会的关注和重视。建筑能耗在社会总能耗中所占比例为30～40％，这当中，空调和采暖的能耗占建筑运行能耗的60～70％，建筑能耗对社会造成了沉重的能源负担和严重的环境污染，同时也制约了我国的可持续发展。环境污染方面，最为严重的是流动性比较强的废水和废气污染。废水中的有机物通常结构稳定，难以被微生物降解，对于水资源以及生态系统造成大面积持久性的危害。光催化剂能够在光照条件下，发生光的诱导反应，将水中的有机物部分或者全部氧化分解成对环境无害的小分子物质。因此，制备一种同时具有高太阳能反射率和光催化性能的复合材料对于解决能源枯竭和环境污染问题有着重大的现实意义。

氧化锌属于Ⅱ-Ⅵ族宽禁带直接带隙半导体，室温下其禁带宽度为3.37eV。一维ZnO纳米材料如纳米棒和纳米线具有无毒，低成本和高光催化活性的优点，作为光催化降解材料广泛应用治理环境污染物。但是纳米氧化锌极易团聚，从而影响其光催化效果。空心玻璃微珠(Hollow Glass Microspheres，简称HGMs)是一种中空、薄壁、坚硬、轻质的球体，球体内部封闭有稀薄的惰性气体，具有较低的导热系数。在空心玻璃微珠表面负载纳米氧化锌能够有效的提高纳米颗粒的分散性，同时玻璃微珠的空心结构有利于光催化剂的浮选分离、提高复合颜料的热阻。中国发明专利申请CN102964066公开了一种空心玻璃微珠表面生长氧化锌纳米棒的无模板制备方法。根据文献报道，纳米氧化锌的形貌对于其光催化活性的影响较大，特别是片状结构的纳米氧化锌具有高的光催化活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成氧化锌纳米片包覆空心玻璃微珠光催化反射复合颜料的方法，氧化锌纳米片包覆空心玻璃微珠光催化反射复合颜料不仅具有空心玻璃微珠轻质、隔热等性能，还具有ZnO的光反射和光催化性能的。

本发明在氧化锌沉积在空心玻璃微珠表面之前，先用一定的碱性溶液对空心玻璃微珠表面进行预处理，然后以硝酸锌、碱性化合物和有机溶剂为原料在空心玻璃微珠上制备纳米晶种子层，再将此空心玻璃微珠放入硝酸锌的生长液中，控制反应温度在50℃～100℃和时间2～8h以控制氢氧化锌沉积到空心玻璃微珠表面的速率，可得到片状结构的纳米氧化锌包覆空心玻璃微珠的样品，经该方法改性后的空心玻璃微珠表面生长着氧化锌纳米片，同时具有高太阳光反射率和光催化性能。该方法工艺简单，具有较高的实际应用价值。

本发明通过对玻璃微珠预处理，采用三乙醇胺作为生长液的沉淀剂，通过控制反应温度和硝酸锌浓度成功的在空心玻璃微珠表面负载了一层片状结构的纳米氧化锌。

基于此，本发明提出了一种合成氧化锌纳米片包覆空心玻璃微珠光催化反射复合颜料的方法，复合颜料具备高的近红外反射率和光催化活性，该方法工艺简单，原料来源广，具有较高的应用价值。

本发明目的通过以下的技术方案得以实现：

一种合成氧化锌纳米片包覆空心玻璃微珠光催化反射复合颜料的方法，包括如下步骤：