一種碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光觸媒涂料技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂 料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 研宄表明，許多建筑裝飾材料會(huì)緩慢釋放諸如醛類、酚類等小分子有害物質(zhì)，對(duì)人 體健康造成嚴(yán)重危害。另外，隨著人類工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的日益加劇，由工業(yè)燃放、汽車尾氣 等排放出的大量的二氧化硫、一氧化碳、低價(jià)態(tài)氮化物的有害氣體引起的空氣污染日益嚴(yán) 重。此外，微生物污染是引發(fā)各種中毒、感染、過敏性疾病和傳染性疾病的誘因之一。因此 研宄開發(fā)一類全方位、快速、高效的環(huán)境凈化材料已經(jīng)刻不容緩。
[0003] 近年來，大量新穎的環(huán)保型涂料如光觸媒涂料等不斷出現(xiàn)。但這些光觸媒涂料所 用的光觸媒大都是一些納米級(jí)的金屬氧化物如二氧化鈦或二氧化鈦和氧化鋅的混合物，它 涂布于基材表面，在光線的照射下，發(fā)生電子躍迀，價(jià)帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶并在價(jià)帶上產(chǎn)生 空穴，使空氣中的氧和水分子活化，產(chǎn)生具有高反應(yīng)活性的活性氧自由基，這些活性氧自由 基可分解空氣中的有害氣體和殺滅有害微生物，起到凈化環(huán)境的目的。但是，這些納米金屬 氧化物光觸媒只能吸收陽(yáng)光或日光燈中的紫外光（小于388納米），不能有效的吸收太陽(yáng)光 中的可見光（400~800納米）。因此，為了能夠充分利用太陽(yáng)光，積極尋找制備光響應(yīng)范圍 寬和量子效率高的光觸媒已經(jīng)能夠成為光觸媒研宄領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
[0004] 申請(qǐng)人最近發(fā)明了一種雜原子摻雜的碳量子點(diǎn)，這種碳量子點(diǎn)的吸收光譜在 300~850納米之間，在模擬太陽(yáng)光（400~800納米）照射下，其吸收的能量通過能量轉(zhuǎn)移 給周圍的氧氣，高效產(chǎn)生單線態(tài)氧，在水中的單線態(tài)氧量子產(chǎn)率大于1.3,是世界首創(chuàng)（授 權(quán)專利號(hào)：201210277190. 2 ;Nature Communications，2014, 5, 4596)。這種碳量子點(diǎn)不僅具 有較好的水溶性，而且可有效的降解空氣中的有害氣體（授權(quán)專利號(hào)：201310053616.0)和 滅殺有害微生物（授權(quán)專利號(hào)=201310053636. 8)。但單純使用碳量子點(diǎn)做光觸媒，存在納 米顆粒容易團(tuán)聚、噴涂不均勻、直接影響光觸媒性能等不足。
[0005] 因此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料及 其制備方法，通過在聚合物乳液中添加碳量子點(diǎn)水溶液制備可見光光觸媒涂料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料的制備方法，具體 為一種在聚合物乳液中添加碳量子點(diǎn)水溶液制備可見光光觸媒涂料的方法。
[0008] 為達(dá)到上述第一個(gè)目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0009] 一種碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料，包括如下重量份數(shù)的原料：
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料，其特征在于，包括如下重量份數(shù)的原料； 碳量子點(diǎn)水溶液 1~100份， 聚合物乳液 5~50份， 鐵白粉 0~50份， 助劑 2~20份， 去離子水 10~50份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料，其特征在于，包括如下重 量份數(shù)的原料： 碳量子點(diǎn)水溶液 1~60份， 聚合物郭液 5~40份， 鐵白粉 0~30份， 助劑 2~20份， 去離子水 20~50份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料，其特征在于：所述碳量子 點(diǎn)含有0、N、S、Se、P和As原子中的一種或幾種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料，其特征在于：所述碳量子 點(diǎn)的吸收光譜波長(zhǎng)為300~850nm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料，其特征在于：所述碳量子 點(diǎn)水溶液中碳量子點(diǎn)的質(zhì)量百分比為0. 5-3%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料，其特征在于：所述聚合物 乳液為聚丙締酸乳液、娃丙乳液、苯丙乳液或純丙乳液。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料，其特征在于：所述助劑選 自分散劑、消泡劑、防霉劑、偶聯(lián)劑、成膜助劑和濕潤(rùn)劑中的一種或多種。
8. 如權(quán)利要求1-7任一所述的碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料的制備方法，其特征在于， 包括W下步驟： 將全部重量份數(shù)的去離子水和全部重量份數(shù)的5 %的助劑加入到攬拌裝置中，加入全 部重量份數(shù)的鐵白粉，攬拌，經(jīng)磨砂機(jī)將鐵白粉漿液研磨； 然后加入全部重量份數(shù)的聚合物乳液和剩余重量份數(shù)的助劑，最后加入全部重量份數(shù) 的碳量子點(diǎn)水溶液，充分分散，過濾，即得到碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料的制備方法，其特征在于：攬拌 的時(shí)間為0. 5-2小時(shí)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料的制備方法，其特征在于：經(jīng)磨 砂機(jī)研磨后的鐵白粉漿液的細(xì)度為60-120目。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種碳量子點(diǎn)可見光光觸媒涂料及其制備方法。該涂料包括如下重量份數(shù)的原料：碳量子點(diǎn)水溶液1～100份，聚合物乳液5～50份，鈦白粉0～50份，助劑2～20份，去離子水10～50份。本發(fā)明還公開了該涂料的制備方法。本發(fā)明制備的碳量子點(diǎn)光觸媒涂料可高效吸收利用太陽(yáng)光中的可見光(400～800nm)；在可見光照射下，可高效產(chǎn)生單線態(tài)氧，能夠全方位清除環(huán)境中的有害氣體(清除率90％以上)和高效滅殺有害微生物(抑菌率95％以上)；并且克服了納米顆粒容易團(tuán)聚的弱點(diǎn)，儲(chǔ)存穩(wěn)定性得到提高，光觸媒涂料成膜性好、耐洗刷、可長(zhǎng)久使用。
【IPC分類】C09D133-00, C09D7-12, C09D125-14, C09D5-32, C09D133-04
【公開號(hào)】CN104789067
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510184298
【發(fā)明人】葛介超, 汪鵬飛, 劉衛(wèi)敏
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月17日