一種具有光催化活性的溶膠的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有光催化活性的溶膠的制備方法，將6mlTBOT滴加到40ml異丙醇與1ml二乙醇胺的混合溶液中，室溫下攪拌2h后，再向上述溶液中滴加90μl的H2O；將溶液繼續(xù)在室溫下攪拌2h，到TiO2溶膠A；取1.5ml正硅酸乙酯分散于20ml異丙醇溶液中，攪拌30min，得SiO2溶膠B；將溶膠B滴加到溶膠A中，在攪拌15min后得TiO2-SiO2溶膠；在TiO2-SiO2溶膠中加入0.2gPVP以及一定體積的濃硝酸攪拌1h，最終制備得混合溶膠前驅(qū)體；控制TBOT與TEOS的總體積不變，通過調(diào)節(jié)TBOT與正硅酸乙酯的加入體積可以制備不同配比的TiO2-SiO2混合溶膠。這種光催化活性的溶膠的制備方法原料易得，操作簡單，成本低廉；有利于在不同環(huán)境中提高對有機污染物的吸附；制備的溶膠具有較高的紫外光吸收性能，及較高的紫外光催化活性。
【專利說明】一種具有光催化活性的溶膠的制備方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光催化領域以及化工涂料領域，尤其涉及一種具有光催化活性的溶膠的制備方法，其可以作為添加劑應用于化工涂料中，從而制得具有光照殺菌功能的涂料。
【背景技術(shù)】
[0002]溶膠一凝膠就是用含高化學活性組分的化合物作前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合，并進行水解、縮合化學反應，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡間充滿了失去流動性的溶劑，形成凝膠。
[0003]制備的溶膠一凝膠具有許多獨特的優(yōu)點:(1)形成的溶膠一凝膠中所用的原料首先被分散到溶劑中而形成低粘度的溶液，可以在很短的時間內(nèi)獲得分子水平的均勻性，在形成凝膠時，反應物之間很可能是在分子水平上被均勻地混合。(2)由于經(jīng)過溶液反應步驟，那么就很容易均勻定量地摻入一些微量元素，實現(xiàn)分子水平上的均勻摻雜。(3)與固相反應相比，化學反應將容易進行，而且僅需要較低的合成溫度，一般認為溶膠一凝膠體系中組分的擴散在納米范圍內(nèi)，而固相反應時組分擴散是在微米范圍內(nèi)，因此反應容易進行，溫度較低。(4)選擇合適的條件可以制備各種新型材料。溶膠一凝膠也存在某些問題:通常整個溶膠一凝膠過程所需時間較長(主要指陳化時間)，常需要幾天或者幾周；再就是溶膠凝膠中的TiO2等無機顆粒結(jié)晶度不高，很難表現(xiàn)出高的光催化效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種光催化活性的溶膠的制備方法，其具有較高的紫外光吸收性能以及及較高的紫外光催化活性。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種具有光催化活性的溶膠的制備方法，包括以下步驟:
a、將6mlTBOT緩慢滴加到40ml異丙醇與Iml 二乙醇胺的混合溶液中，室溫下攪拌2h后，再向上述溶液中滴加90μ1的H2O,移液槍滴加，邊攪拌邊滴加；
b、將溶液繼續(xù)在室溫下攪拌2h，到TiO2溶膠A；
C、取1.5ml正硅酸乙酯分散于20ml異丙醇溶液中，攪拌30min，得SiO2溶膠B ;
d、將溶膠B邊攪拌邊緩慢滴加到溶膠A中，恒壓滴液漏斗滴加，在攪拌15min后得TiO2-SiO2 溶膠；
e、在TiO2-SiO2溶膠中加入0.2gPVP以及一定體積的濃硝酸攪拌lh，最終制備得混合溶膠前驅(qū)體；
f、最后可以控制TBOT與TEOS的總體積不變，通過調(diào)節(jié)TBOT與正硅酸乙酯的加入體積可以制備不同配比的TiO2-SiO2混合溶膠。
[0006]進一步地，將步驟(d)中所述TiO2-SiO2溶膠分別在60°C、80°C、9(TC和100 °〇溫
度下進行加熱回流處理，得到帶有藍色乳光的半透明溶膠。[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益之處在于:這種光催化活性的溶膠的制備方法以鈦酸四丁酯和正硅酸乙酯為前驅(qū)液，原料易得，操作簡單，成本低廉；以PVP為分散劑可以使溶膠顆粒分散更加均勻，易于作為添加劑分散為涂料中去；低溫回流后處理既可以有效提高溶膠的結(jié)晶度，使其具有光催化活性；相對于單一溶膠，TiO2-SiO2-合溶膠，具有可控的等電點，有利于在不同環(huán)境中提聞對有機污染物的吸附；制備的溶I父具有較聞的紫外光吸收性能，及較高的紫外光催化活性。
[0008]【專利附圖】

【附圖說明】:
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0009]圖1是實施例1中制備的不同溶膠暗吸附羅丹明溶液的數(shù)據(jù)圖；
圖2是實施例1中制備的不同溶膠在紫外光下降解羅丹明的降解曲線；
圖3是實施例1中制備的溶膠對大腸桿菌在光照前的示意圖；
圖4是實施例1中制備的溶膠對大腸桿菌在光照后的示意圖。
[0010]【具體實施方式】:
下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細描述。
[0011]實施例1:1):混合溶膠的配置
將6ml TBOT緩慢滴加到40ml異丙醇與Iml 二乙醇胺的混合溶液中，室溫下攪拌2h后，再向上述溶液中滴加90μ1的H2O,移液槍滴加，邊攪拌邊滴加，并使溶液繼續(xù)在室溫下攪拌2h，得TiO2溶膠A ;取1.5ml正硅酸乙酯分散于20ml異丙醇溶液中，攪拌30min，得到SiO2溶膠B ;將溶膠B邊攪拌邊緩慢滴加到溶膠A中，恒壓滴液漏斗滴加，在攪拌15min后得TiO2-SiO2溶膠；然后在TiO2-SiO2溶膠中加入0.2gPVP以及一定體積的濃硝酸攪拌lh，最終制備得混合溶膠前驅(qū)體；控制TBOT與TEOS的總體積不變，通過調(diào)節(jié)TBOT與正硅酸乙酯的加入體積可以制備不同配比的TiO2-SiO2混合溶膠。
[0012]2):混合溶膠的晶化
分別在60°c、80°c、9(rc和100 1:的溫度下，對制備的溶膠進行加熱回流處理，可以得到帶有藍色乳光的半透明溶膠。
[0013]本發(fā)明提供的光催化活性評價方法如下:
如圖1和圖2所示將本發(fā)明TiO2-SiO2溶膠均勻涂覆在玻璃片上，自然干燥后，將玻璃板置于已加入60ml羅丹明B(3mg/ml)的石英管中，暗吸附攪拌60min以達到吸附平衡。以300 W的高壓汞燈照射進行光催化試驗(光源最大發(fā)射波長為365 nm)，燈到石英試管中心的距離為24cm。高壓汞燈用石英夾套中的循環(huán)水進行冷卻，反應在開放體系中進行。在紫外光催化活性測試過程中達到吸附-脫附平衡后開燈光照，然后光照一定時間，紫外光下每隔一定的時間，用針筒取樣置于小離心管中，每次所取溶液的量約為4ml，離心過濾后將清液注射入到比色皿中離心后用紫外可見分光光度計測量吸光度，再記錄羅丹明B溶液最大吸收波長下，每個所取樣本的吸光度，做羅丹明B降解曲線。
[0014]薄膜的抗菌性能測試:
I)測試菌液的配制:
取1.8g營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基加入IOOmL蒸餾水中，高溫蒸汽滅菌后得到營養(yǎng)肉湯。從測試菌培養(yǎng)基中取I鉬金環(huán)菌體后，均勻分散于滅菌后的營養(yǎng)肉湯中，該接種過的營養(yǎng)肉湯在隔水式電熱恒溫培養(yǎng)箱中37°C培養(yǎng)24h形成具有一定細菌濃度的菌液。將該菌液用質(zhì)量分數(shù)為0.85%?0.9%的生理鹽水進行梯度稀釋，取0.2 mL稀釋后的菌液滴于平板培養(yǎng)基上，平板擴散后在隔水式電熱恒溫培養(yǎng)箱中37°C培養(yǎng)24h，計算稀釋后的菌落數(shù)，直到菌體個數(shù)達到I?2X 105/mL ;以此作為測試菌液。
[0015]2)抗菌性能測試:
將測試樣品高溫滅菌后放置于滅菌后的培養(yǎng)皿中?！癘”接觸時間:用移液管準確采集ImL測試液，滴在培養(yǎng)皿中的測試樣上，讓菌液能夠到達玻璃基底整體后，將該接種過的玻璃基底在100 mL生理鹽水中強烈振蕩將試樣殘存活菌洗出，取0.2 mL洗脫液滴于平板培養(yǎng)基上，平板擴散后在隔水式電熱恒溫培養(yǎng)箱中37°C培養(yǎng)24h，計算菌落數(shù)即為“O”接觸時間菌落數(shù)。一定接觸培養(yǎng)時間:用移液管準確采集ImL測試液，滴在培養(yǎng)皿中的測試樣上，讓菌液能夠到達玻璃基底整體后，將該樣品置于紫外光強為lmW*cm_2 (主波長為365nm)處分別照射30,60,90,120 min或?qū)⒔臃N過的測試樣分別置于暗處30，60，90，120min，將經(jīng)過一定接觸培養(yǎng)時間的玻璃基底在100 mL生理鹽水中強烈振蕩將試樣殘存活菌洗出，取
0.2 mL洗脫液滴于平板培養(yǎng)基上,平板擴散后在隔水式電熱恒溫培養(yǎng)箱中37°C培養(yǎng)24h,計算菌落數(shù)即為一定接觸培養(yǎng)時間菌落數(shù)。如圖3和圖4所示，準備的溶膠對大腸桿菌及金黃葡萄球菌均有優(yōu)異的滅活作用，在5小時內(nèi)幾乎可使上述兩個菌種全部失活。
[0016]這種光催化活性的溶膠的制備方法以鈦酸四丁酯和正硅酸乙酯為前驅(qū)液，原料易得，操作簡單，成本低廉；以PVP為分散劑可以使溶膠顆粒分散更加均勻，易于作為添加劑分散為涂料中去；低溫回流后處理既可以有效提高溶膠的結(jié)晶度，使其具有光催化活性；相對于單一溶膠，TiO2-SiO2混合溶膠，具有可控的等電點，有利于在不同環(huán)境中提高對有機污染物的吸附；制備的溶膠具有較高的紫外光吸收性能，及較高的紫外光催化活性。
[0017]需要強調(diào)的是:以上僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有光催化活性的溶膠的制備方法，其特征是，包括以下步驟: a、將6mlTBOT緩慢滴加到40ml異丙醇與Iml 二乙醇胺的混合溶液中，室溫下攪拌2h后，再向上述溶液中滴加90μ1的H2O,移液槍滴加，邊攪拌邊滴加； b、將溶液繼續(xù)在室溫下攪拌2h，到TiO2溶膠A； C、取1.5ml正硅酸乙酯分散于20ml異丙醇溶液中，攪拌30min，得SiO2溶膠B ; d、將溶膠B邊攪拌邊緩慢滴加到溶膠A中，恒壓滴液漏斗滴加，在攪拌15min后得TiO2-SiO2 溶膠； e、在TiO2-SiO2溶膠中加入0.2gPVP以及一定體積的濃硝酸攪拌lh，最終制備得混合溶膠前驅(qū)體； f、最后可以控制TBOT與TEOS的總體積不變，通過調(diào)節(jié)TBOT與正硅酸乙酯的加入體積可以制備不同配比的TiO2-SiO2混合溶膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有光催化活性的溶膠的制備方法，其特征是，將步驟(d)中所述TiO2-SiO2溶膠分別在60°C、80°C、90°C和100 °C溫度下進行加熱回流處理，得到帶有藍色乳光的半透明溶膠。
【文檔編號】B01J21/08GK103933958SQ201410161650
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】張金龍, 邢明陽, 楊和榮 申請人:蘇州聚康新材料科技有限公司