一种纳米光催化GRC幕墙板制品及其生产方法

摘要

本发明公开了一种纳米光催化GRC幕墙板及其制备方法，由纳米光催化涂料层（1）和GRC幕墙板（2）组成,通过过氧钛酸溶胶与纳米二氧化钛复合，将其涂覆于GRC表面后，同面层水化形成的Ca(OH)2有效结合，增强了光催化涂料在GRC表面的稳定性，形成具有光催化功能的GRC幕墙板。本发明产品在道路、建筑等公共基础设施及建筑中是十分重要的水泥混凝土、玻璃纤维增强的水泥基材料（GRC），将光催化技术应用于其表面，可以实现自清洁和去除气体环境中的污染物，在较低的成本下可以获得较大的环境和经济效益。

权利要求

1.一种纳米光催化GRC幕墙板的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）掺杂改性的纳米TiO2粉体的制备

室温下，将铵盐与水按（3-20）：（80-97）质量百分比配制形成铵盐水溶液；再将纳米TiO2粉末加入到铵盐水溶液中，使铵盐水溶液中含有的N与TiO2粉末中所含的Ti的摩尔比为1：

90-100；随后在200-400 oC下煅烧2-6 h，冷却得到掺杂改性的纳米TiO2粉体；

（2） 过氧钛酸水溶胶的制备

制备浓度为（0.1-1）M的硫酸钛水溶液，加入一定量的氨水溶液，调节PH约为7，陈化10-

4+

30分钟后，用去离子水充分洗涤离心3-5次，取出滤饼，加入一些去离子水后，再加入同Ti摩尔配比为1：（2-6）的H2O2溶液，调节PH值到2-6，得到淡黄色透明的过氧钛酸水溶胶；

（3）纳米二氧化钛光催化涂料

将掺杂改性的纳米TiO2粉体和质量为其10-20 %的过氧钛酸溶胶加入到水中，搅拌均匀后球墨分散2-6 h，制备得到纳米二氧化钛光催化涂料；

(4) 纳米光催化GRC幕墙板制品

将制备脱模的GRC幕墙板养护1-7天后，按50±5g/m2喷涂或者滚涂纳米二氧化钛光催化涂料，然后再常温下放至干燥得到所述的纳米光催化GRC幕墙板制品。

2.根据权利要求1所述的一种纳米光催化GRC幕墙板的制备方法，其特征在于所述的铵盐为氯化铵、硫酸铵、 硫酸氢铵、氟化铵、硝酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵的一种或多种。

说明书

一种纳米光催化GRC幕墙板制品及其生产方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种纳米光催化GRC幕墙板制品及其生产方法。

背景技术

[0002] 随着社会经济的飞速发展，环境污染已成为目前急需解决的突出问题之一。纳米光催化技术由于具有降解效率高、反应条件温和、能耗低以及二次污染少等突出优点，成为目前比较有发展前景的环境污染治理技术之一。以水泥混凝土、玻璃纤维增强的水泥基材料（GRC）为代表的无机材料，在道路、建筑等公共基础设施及建筑中是十分重要的材料，将光催化技术应用于其表面，可以实现自清洁和去除气体环境中的污染物，在较低的成本下可以获得较大的环境和经济效益。

[0003] 作为光催化剂，TiO2因其具有高活性、价廉、无污染等优点受到人们的极大关注，近年来的研究表明，纳米级的TiO2颗粒具有明显的表面和量子效应，在光照下显示出优异的光催化活性。然而，由于使用TiO2悬浮体系存在易团聚且后期的回收困难的问题，因此将TiO2进行负载后再发挥其光催化作用引起了人们的极大关注。

[0004] GRC幕墙板在大型的文化地标建筑及一些公共建筑中都有突出应用，如何将TiO2负载于其表面是技术的难点。考虑到光催化本身就是通过分解有机污染物,实现自清洁,前期我们通过喷涂TiO2溶胶，先在GRC表面做隔离层和无定性层，最后再喷涂TiO2作为光催化层，并申请了两项专利CN201120536337.6和CN 102518275 A，但TiO2光触媒悬浮液的配置未加入粘结剂，直接喷涂至GRC表面的稳定性差。

[0005] 在一种纳米光催化透水混凝土制品及其制备方法（CN 101591195A）专利中，采用了有机物做减水剂对TiO2粉末进行了很好的分散，但由于TiO2本身的光催化活性，使用的有机物易被分解丧失应有的作用。在专利CN201410104925.0中使用了传统的无机粘结剂诸如硅酸盐、磷酸盐等作为粘结剂，但在实际应用中同TiO2粉末分散研磨后并不能使其保持长期的稳定存在。

[0006] 过氧钛酸是一种特殊的钛配合物，是一种钛的过氧络合物，在水溶液中可以稳定存在，与有机的钛醇盐溶胶不同，其不会发生水解反应，避免了TiO2沉淀物的出现。过氧钛酸分子之间还可以发生缩聚反应形成多聚体离子，使溶胶具有一定的粘度，因此利用过氧钛酸可以同TiO2粉末形成分散液。

发明内容

[0007] 本发明目的是针对上述不足之处，制备了过氧钛酸溶胶与纳米二氧化钛复合，将其涂覆于GRC表面后，同面层水化形成的Ca(OH)2有效结合，增强了光催化涂料在GRC表面的稳定性，形成具有光催化功能的GRC幕墙板。

[0008] 本发明采用的技术方案是：

[0009] 一种纳米光催化GRC幕墙板及其制备方法，其特征在于所述的纳米光催化GRC幕墙板由纳米光催化涂料层1和GRC幕墙板2组成；所述的纳米光催化涂料层由掺杂改性的纳米TiO2粉体复合过氧钛酸水溶胶制备而成；所述的GRC幕墙板为玻璃纤维增强水泥（GRC）装饰幕墙板。

[0010]  一种纳米光催化GRC幕墙板的制备方法，其特征在于，步骤如下：

[0011] （1）掺杂改性的纳米TiO2粉体的制备

[0012] 室温下，将铵盐与水按（3-20）：（80-97）质量百分比配制形成铵盐水溶液；再将纳米TiO2粉末加入到铵盐水溶液中，使铵盐水溶液中含有的N与TiO2粉末中所含的Ti的摩尔比为1：90-100；随后在200-400 oC下煅烧2-6 h，冷却得到掺杂改性的纳米TiO2粉体；

[0013] （2） 过氧钛酸水溶胶的制备

[0014] 制备浓度为（0.1-1）M的硫酸钛水溶液，加入一定量的氨水溶液，调节PH约为7。陈化10-30分钟后，用去离子水充分洗涤离心3-5次，取出滤饼，加入一些去离子水后，再加入同Ti4+摩尔配比为1：（2-6）的H2O2溶液，调节PH值到2-6，得到淡黄色透明的过氧钛酸水溶胶；

[0015] （3）纳米二氧化钛光催化涂料

[0016] 将掺杂改性的纳米TiO2粉体和质量为其10-20 %的过氧钛酸溶胶加入到水中，搅拌均匀后球墨分散2-6 h，制备得到纳米二氧化钛光催化涂料；

[0017] (4) 纳米光催化GRC幕墙板制品

[0018] 将制备脱模的GRC幕墙板养护1-7天后，按50±5g/m2喷涂或者滚涂纳米二氧化钛光催化涂料，然后再常温下放至干燥得到所述的纳米光催化GRC幕墙板制品。

[0019] 一种纳米光催化GRC幕墙板的制备方法，所述的铵盐为氯化铵、硫酸铵、 硫酸氢铵、氟化铵、硝酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵的一种或多种。

附图说明

[0020] 以下结合附图对本发明作进一步说明。

[0021] 图1为纳米光催化GRC幕墙板结构示意图。

[0022] 图2为纳米光催化GRC幕墙板喷涂光催化涂料前后的紫外漫反对比图。

[0023] 图3为纳米光催化GRC幕墙板的降解罗丹明B示意图。

[0024] 具体实施方式：

[0025] 实施案例1

[0026] （1）掺杂改性的纳米TiO2粉体的制备

[0027] 室温下，将氯化铵与水按3：97质量百分比配制形成铵盐水溶液；再将纳米TiO2粉末加入到铵盐水溶液中，使铵盐水溶液中含有的N与TiO2粉末中所含的Ti的摩尔比为1：90；随后在200oC下煅烧2h，冷却得到掺杂改性的纳米TiO2粉体。

[0028] （2） 过氧钛酸水溶胶的制备

[0029] 制备浓度为0.1M的硫酸钛水溶液，加入一定量的氨水溶液，调节PH约为7。陈化10分钟后，用去离子水充分洗涤离心3次，取出滤饼，加入一些去离子水后，再加入同Ti4+摩尔配比为1：2的H2O2溶液，调节PH值到2，得到淡黄色透明的过氧钛酸水溶胶。

[0030] （3）纳米二氧化钛光催化涂料

[0031] 将掺杂改性的纳米TiO2粉体和质量为其10%的过氧钛酸溶胶加入到水中，搅拌均匀后球墨分散2h，制备得到纳米二氧化钛光催化涂料。

[0032] (4) 纳米光催化GRC幕墙板制品

[0033] 将制备脱模的GRC幕墙板养护1天后，按50g/m2喷涂纳米二氧化钛光催化涂料，然后再常温下放至干燥得到所述的纳米光催化GRC幕墙板制品。如图2所示为涂覆有TiO2薄膜的GRC样板的紫外—可见吸收漫反射光谱。从图中可以看出，TiO2薄膜在380 nm附近出现了明显的吸收线，这是由于TiO2半导体的本征吸收造成的，说明TiO2很好的涂覆在了GRC的表面。

[0034] 实施案例2

[0035] （1）掺杂改性的纳米TiO2粉体的制备

[0036] 室温下，将硫酸铵与水按20：80质量百分比配制形成铵盐水溶液；再将纳米TiO2粉末加入到铵盐水溶液中，使铵盐水溶液中含有的N与TiO2粉末中所含的Ti的摩尔比为1：100；随后在400 oC下煅烧6 h，冷却得到掺杂改性的纳米TiO2粉体。

[0037] （2） 过氧钛酸水溶胶的制备

[0038] 制备浓度为1M的硫酸钛水溶液，加入一定量的氨水溶液，调节PH约为7。陈化30分钟后，用去离子水充分洗涤离心5次，取出滤饼，加入一些去离子水后，再加入同Ti4+摩尔配比为1：6的H2O2溶液，调节PH值到6，得到淡黄色透明的过氧钛酸水溶胶。

[0039] （3）纳米二氧化钛光催化涂料

[0040] 将掺杂改性的纳米TiO2粉体和质量为其20 %的过氧钛酸溶胶加入到水中，搅拌均匀后球墨分散6 h，制备得到纳米二氧化钛光催化涂料。

[0041] (4) 纳米光催化GRC幕墙板制品

[0042] 将制备脱模的GRC幕墙板养护7天后，按55g/m2滚涂纳米二氧化钛光催化涂料，然后再常温下放至干燥得到所述的纳米光催化GRC幕墙板制品。

[0043] 实施案例3

[0044] （1）掺杂改性的纳米TiO2粉体的制备

[0045] 室温下，将硫酸氢铵与水按15：85质量百分比配制形成铵盐水溶液；再将纳米TiO2粉末加入到铵盐水溶液中，使铵盐水溶液中含有的N与TiO2粉末中所含的Ti的摩尔比为1：95；随后在300 oC下煅烧4 h，冷却得到掺杂改性的纳米TiO2粉体。

[0046] （2） 过氧钛酸水溶胶的制备

[0047] 制备浓度为0.5M的硫酸钛水溶液，加入一定量的氨水溶液，调节PH约为7。陈化20分钟后，用去离子水充分洗涤离心4次，取出滤饼，加入一些去离子水后，再加入同Ti4+摩尔配比为1：4的H2O2溶液，调节PH值到4，得到淡黄色透明的过氧钛酸水溶胶。

[0048] （3）纳米二氧化钛光催化涂料

[0049] 将掺杂改性的纳米TiO2粉体和质量为其15%的过氧钛酸溶胶加入到水中，搅拌均匀后球墨分散4 h，制备得到纳米二氧化钛光催化涂料。

[0050] (4) 纳米光催化GRC幕墙板制品

[0051] 将制备脱模的GRC幕墙板养护4天后，按53g/m2喷涂纳米二氧化钛光催化涂料，然后再常温下放至干燥得到所述的纳米光催化GRC幕墙板制品。

[0052] 实施案例4

[0053] （1）掺杂改性的纳米TiO2粉体的制备

[0054] 室温下，将氟化铵与水按8：92质量百分比配制形成铵盐水溶液；再将纳米TiO2粉末加入到铵盐水溶液中，使铵盐水溶液中含有的N与TiO2粉末中所含的Ti的摩尔比为1：97；随后在250 oC下煅烧3h，冷却得到掺杂改性的纳米TiO2粉体。

[0055] （2） 过氧钛酸水溶胶的制备

[0056] 制备浓度为0.7M的硫酸钛水溶液，加入一定量的氨水溶液，调节PH约为7。陈化16分钟后，用去离子水充分洗涤离心5次，取出滤饼，加入一些去离子水后，再加入同Ti4+摩尔配比为1：5的H2O2溶液，调节PH值到5，得到淡黄色透明的过氧钛酸水溶胶。

[0057] （3）纳米二氧化钛光催化涂料

[0058] 将掺杂改性的纳米TiO2粉体和质量为其18 %的过氧钛酸溶胶加入到水中，搅拌均匀后球墨分散5 h，制备得到纳米二氧化钛光催化涂料。

[0059] (4) 纳米光催化GRC幕墙板制品

[0060] 将制备脱模的GRC幕墙板养护5天后，按52g/m2滚涂纳米二氧化钛光催化涂料，然后再常温下放至干燥得到所述的纳米光催化GRC幕墙板制品。

[0061] 实施案例5

[0062] （1）掺杂改性的纳米TiO2粉体的制备

[0063] 室温下，将硝酸铵与水按10：90质量百分比配制形成铵盐水溶液；再将纳米TiO2粉末加入到铵盐水溶液中，使铵盐水溶液中含有的N与TiO2粉末中所含的Ti的摩尔比为1：94；随后在350 oC下煅烧3 h，冷却得到掺杂改性的纳米TiO2粉体。

[0064] （2） 过氧钛酸水溶胶的制备

[0065] 制备浓度为0.6M的硫酸钛水溶液，加入一定量的氨水溶液，调节PH约为7。陈化25分钟后，用去离子水充分洗涤离心4次，取出滤饼，加入一些去离子水后，再加入同Ti4+摩尔配比为1：3的H2O2溶液，调节PH值到3，得到淡黄色透明的过氧钛酸水溶胶。

[0066] （3）纳米二氧化钛光催化涂料

[0067] 将掺杂改性的纳米TiO2粉体和质量为其15 %的过氧钛酸溶胶加入到水中，搅拌均匀后球墨分散3 h，制备得到纳米二氧化钛光催化涂料。

[0068] (4) 纳米光催化GRC幕墙板制品

[0069] 将制备脱模的GRC幕墙板养护5天后，按54g/m2喷涂纳米二氧化钛光催化涂料，然后再常温下放至干燥得到所述的纳米光催化GRC幕墙板制品。

[0070] 实施案例6

[0071] （1）掺杂改性的纳米TiO2粉体的制备

[0072] 室温下，将碳酸铵、碳酸氢铵与水按10：8：82质量百分比配制形成铵盐水溶液；再将纳米TiO2粉末加入到铵盐水溶液中，使铵盐水溶液中含有的N与TiO2粉末中所含的Ti的摩尔比为1：94；随后在400 oC下煅烧5 h，冷却得到掺杂改性的纳米TiO2粉体。

[0073] （2） 过氧钛酸水溶胶的制备

[0074] 制备浓度为0.7M的硫酸钛水溶液，加入一定量的氨水溶液，调节PH约为7。陈化25分钟后，用去离子水充分洗涤离心5次，取出滤饼，加入一些去离子水后，再加入同Ti4+摩尔配比为1：5的H2O2溶液，调节PH值到6，得到淡黄色透明的过氧钛酸水溶胶。

[0075] （3）纳米二氧化钛光催化涂料

[0076] 将掺杂改性的纳米TiO2粉体和质量为其15 %的过氧钛酸溶胶加入到水中，搅拌均匀后球墨分散3 h，制备得到纳米二氧化钛光催化涂料。

[0077] (4) 纳米光催化GRC幕墙板制品

[0078] 将制备脱模的GRC幕墙板养护4天后，按54g/m2滚涂纳米二氧化钛光催化涂料，然后再常温下放至干燥得到所述的纳米光催化GRC幕墙板制品。

[0079] 实施案例7

[0080] GRC表面涂覆的光催化TiO2材料的光降解能力测试方法如下：使用1滴罗丹明B溶液滴于材料表面，在光照24 h后观察颜料的颜色变化深浅，从而间接进行光催化测试。如图3所示，可以看出在进行光照24 h之后，涂有光催化材料层的GRC表面，罗丹明B得以完全发生分解。而未涂光催化材料的GRC表面，仍然有罗丹明B存在。为了评测涂覆的光催化材料的耐久性，对其进行反复冲刷后进而再进行光催化测试，发现当其分别被反复冲刷10次以后，仍然具有光催化的分解能力，说明涂覆的光催化材料仍然有效，具有较好的稳定性。