[发明专利]一种水相钛氧聚合物、光催化剂的制备方法和杀菌模块

说明书

一种水相钛氧聚合物、光催化剂的制备方法和杀菌模块，属于光催化杀菌消毒技术领域。二氧化钛线性聚合物是分散在类似醚类、苯类、高挥发醇类的有机体系中，使用过程有机溶剂挥发性强，不环保，成本高。本发明水相钛氧聚合物制备采用钛酸酯依次加入螯合剂、乙酸、水发生酯的水解反应，蒸馏去除反应中产生的醇类，补加等质量的水，重复多次，获得水相钛氧聚合物。制备获得的钛氧聚合物能够溶解于水中，以水作溶剂有效避免了使用过程中的有机溶剂挥发，保护环境和操作人员，同时可使钛氧聚合物施加于透光玻璃载体表面时成膜更均匀，更连续，外观更完整。

技术领域

一种水相钛氧聚合物、光催化剂的制备方法和杀菌模块，属于光催化杀菌消毒技术领域。

背景技术

目前正进入以“室内空气污染”为标志的第三污染时期。美国环保局（USEPA）研究人体在空气污染物中的暴露情况表明：室内环境中的污染水平是室外的2～5倍，有时甚至高达100倍；另一方面，人的一生平均有70～90％的时间是在室内度过的。因此，室内空气质量就与人体健康密切相关，更为人们所关注。

目前空调系统风道杀菌消毒中光催化技术为新兴的高效的杀菌消毒方式，其原理是在紫外光激发下，光催化剂产生强氧化的羟基自由基和氧负离子，氧化破坏病菌的细胞膜杀死病菌，病毒因为没有细胞膜更容易被氧化破坏其蛋白和RNA结构。与其它技术不同的是，光催化还可以将病原体残余的有机物彻底分解成二氧化碳和水，实现“毁尸灭迹”，彻底消杀，避免毒素残留和二次感染。

纳米TiO2具有活性高、稳定性好，可以无选择地矿化有机污染物并且杀死微生物，不产生二次污染，对人体无害，价格便宜等诸多优点，成为最受重视和具有广阔应用前景的光催化剂。纳米TiO2光催化剂的制备方法，包括溶胶-凝胶法、液相沉淀法、水热合成法和微乳液法等，其中溶胶-凝胶法是制备纳米TiO2最常用的方法，主要通过低温手段控制材料的显微结构，该法是以有机钛醇盐或者无机钛盐为原料经充分水解和缩聚制成纳米级稳定均匀分散的TiO2溶胶，溶胶再进一步陈化成凝胶，最终通过干燥、烧结得到TiO2粉体。

专利WO2017/157328A1和CN106589388A公开了一种线性钛氧聚合物、二氧化钛涂层、光催化剂涂层及其制备方法，其中公开了使用载体纳米TiO₂涂层用于空气净化杀菌，其制备的钛氧聚合物是必须溶解于：“2～5个碳原子的一元醇、二元醇、3-8个碳原子的低沸点的乙二醇单醚、甲苯或二甲苯中的任一种或多种溶剂中”；CN112815413中通过改进的二氧化钛聚合物，得到了光催化性能良好的光催化材料，并用于杀菌消毒等。上面的专利虽然不同于二氧化钛粉末或二氧化钛溶胶直接固定在载体的方法，但是，该专利中的二氧化钛线性聚合物是分散于易挥发、低沸点的醇类、醚类或芳香烃等有机溶剂中；即，上述公开技术中获得的钛氧聚合物只能溶于有机溶剂而无法溶解于水，在使用过程中不可避免地的会存在有有机溶剂的挥发，易造成大气污染，违背了本行业空气净化的初衷，实际生产过程中风险控制、废气处理成本均相应提升，不适于广泛的推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够以水作为溶剂，不需要有机溶剂溶解，避免高风险，制备过程低毒物挥发的水相钛氧聚合物的制备方法，以及该水相钛氧聚合物制备的光催化剂的制备方法，和该光催化剂组成的杀菌模块。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水相钛氧聚合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）钛酸酯在50~90℃搅拌条件下，依次加入螯合剂、乙酸、水发生酯的螯合、水解和缩聚反应；

2）蒸馏去除反应中产生的醇类，补加等质量的水，重复多次，获得水相钛氧聚合物。

进一步优选的，钛酸酯为钛酸四乙酯、钛酸四丙酯 、钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯或钛酸四异丁酯中的一种或几种任意比例的混合物。