水溶膠制備方法及該方法得到的水溶膠及其應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及光催化材料領域，具體設及光觸媒納米Ti02水溶膠制備方法及該方 法得到的水溶膠及其應用。
【背景技術】
[0002] 光催媒是一種W納米級Ti化為代表的具有光催化功能的光半導體材料的總稱，是 當前國際上治理室內(nèi)環(huán)境污染的理想材料，在光線的作用下，產(chǎn)生強烈催化降解功能，能有 效地降解空氣中如甲醒等有毒有害氣體，能有效殺滅多種細菌，抗菌率高達99. 99%，并能 將細菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理，同時還具備除臭、抗污等功能。
[0003]近年來，由于"裝修污染癥候群"的出現(xiàn)，室內(nèi)環(huán)境污染問題頻現(xiàn)，成為人們關注的 熱點。據(jù)權威報道，在我國70%W上的家庭裝修污染超標，且污染嚴重超標達30%W上。它 不但會引發(fā)肺炎、氣管炎、白血病、腦血栓等疾病，還可能導致孕婦流產(chǎn)、新生兒崎形等一系 列疾病。
[0004]將納米級Ti〇2整理于織物表面，形成光觸媒產(chǎn)品，滿足消費者"安全需求"，市場前 景極為廣闊。如上所述，光觸媒在光的照射下，會產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應，產(chǎn)生出 氧化能力極強的自由氨氧基和活性氧，具有很強的光氧化還原功能，因此光觸媒的單位體 積的表面積越大，光催化反應的作用越強，產(chǎn)生出的自由氨氧基和活性氧越多，可W說粒徑 大小是光觸媒優(yōu)劣的關鍵指標，運就要求光觸媒在制備W及后續(xù)存放和使用過程中，不僅 需要Ti〇2粒徑應足夠的小，同時需要Ti〇2不能發(fā)生團聚現(xiàn)象，影響光反應比表面積，而目前 的制備方法是將鐵酸下醋倒入酸性溶液中混合而成，存在W下兩個方面的缺陷： 一是只能采用高于30納米級Ti化作為原料，若用低于30納米級TiO2作為原料，在制 備中必定發(fā)生Ti化團聚現(xiàn)象，不僅浪費了資源，而且無法制備得到高含量的Ti〇2水溶膠，同 時在后續(xù)儲存和使用過程中繼續(xù)發(fā)生團聚現(xiàn)象(雖然在制備過程中對沉淀的團聚物做了液 固分離，但沒有形成沉淀的小團聚物仍留在水溶膠中，在儲存中運些小團聚物會繼續(xù)發(fā)生 團聚)，使獲得的水溶膠中Ti化極不穩(wěn)定，水溶膠中Ti〇2含量會隨著儲存時間的推移逐漸減 少。
[000引二是30納米級W上Ti02,其能帶和導帶之間的帶隙能為5. 127X10wj，其能量相 當于波長為387. 5nm的紫外光，只能在388nmW下紫外光照射下發(fā)生光催化反應，對光照有 特定要求，限制了載體的使用環(huán)境，也就是在沒有紫外光的環(huán)境中將不具有降解空氣中如 甲醒等有毒有害氣體，殺滅多種細菌等作用。
[0006] 當粒子的大小在1~10納米級時，會出現(xiàn)量子效應，成為量子化粒子，明顯禁帶變 寬，電子-空穴具有更強的氧化還原能力，催化活性將隨尺寸量子化程度的提高而增加，使 得在正常光照下也能達到理想的效果。用1~10納米級Ti化制備光觸媒TiO2水溶膠，其 固結在面料上的無機Ti化比表面積將更大化，其載體能在正常光照下都能發(fā)生明顯的光催 化反應。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種光觸媒納米Ti化水溶膠制備方法，制備過程 W及后續(xù)儲存和使用過程中，納米級Ti化不會發(fā)生團聚現(xiàn)象，水溶膠中納米級Ti〇2含量高； 同時提供納米級Ti化水溶膠，用運種水溶膠于織物上，可在正常光照下發(fā)生光催化反應，降 解空氣中如甲醒等有毒有害氣體，殺滅空氣中的多種細菌等。
[0008] 本發(fā)明通過W下技術方案實現(xiàn)： 光觸媒納米Ti化水溶膠制備方法，包括W下制備步驟： (1) 取重量份0.9~1:1的鐵酸下醋和有機溶劑，室溫下將鐵酸下醋溶解于有機溶劑 中形成鐵酸下醋均相溶液，充分攬拌均勻，備用； (2) 室溫下取無機酸與水混合得PH=1. 5~3. 5無機酸溶液，充分攬拌均勻，備用； (3) 在20°C~60°C條件下，將鐵酸下醋均相溶液W滴加或霧噴的方式加入攬拌的無 機酸溶液中得到乳白色分散液，滴加速度不快于2滴/s，每滴鐵酸醋乙醇溶液體積0. 04~ 0. 07ml;鐵酸下醋均相溶液與無機酸溶液重量比為1 :3~5;根據(jù)無機酸溶液液面大小，至 少每50~80平方厘米設有一個滴頭； (4) 在室溫條件下，將乳白色分散液密封靜置陳化120小時W上，形成微黃色半透明納 米級Ti〇2水溶膠。
[0009]W上步驟中提及的室溫是指25°C±5°C。
[0010] 本發(fā)明進一步改進方案是，步驟（3)所述滴加速度為1~2滴/s。
[0011] 為使反應充分，本發(fā)明更進一步改進方案是，步驟（3)滴加或霧噴完成后繼續(xù)攬拌 1小時W上。
[0012] 本發(fā)明更進一步改進方案是，將步驟（4)得到的微黃色半透明Ti〇2水溶膠在 0. 07~0. 15M化負壓條件下進行蒸饋，控制Ti〇2水溶膠PH值為2. 0~3. 0。去除乙醇及 負反應物下醇等帶來的異味，負壓下去除部分乙醇及負反應物下醇，但不會將水分蒸發(fā)，防 止鐵離子在缺水的狀態(tài)下體系失衡，產(chǎn)生析出。
[0013] 本發(fā)明更進一步改進方案是，所述有機溶劑是無水乙醇。
[0014] 本發(fā)明更進一步改進方案是，所述無機酸是鹽酸。
[0015] 本發(fā)明更進一步改進方案是，步驟（4)所述的納米級Ti化水溶膠為1~70納米級 Ti〇2水溶膠。
[0016] 本發(fā)明更進一步改進方案是，步驟（4)所述的納米級Ti化水溶膠為1~10納米 級Ti化水溶膠。1~10納米級TiO2水溶膠，應用于載體能在正常光照下都能發(fā)生光催化 反應。
[0017] 反應原理：將鐵醇鹽溶于乙醇溶液中形成均相溶液，在滴定過程中，鐵醇鹽與水發(fā) 生水解反應，同時發(fā)生失水和失醇縮聚反應，生成物聚集形成溶膠，經(jīng)陳化，溶膠形成Ξ維 網(wǎng)絡而形成凝膠。
[001引本發(fā)明還提供了權利要求1~8任一項所述方法制備所得的光觸媒納米Ti02水 溶膠W及此光觸媒納米Ti化水溶膠應用于纖維布。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有W下明顯優(yōu)點： 一、本發(fā)明創(chuàng)造性的貢獻在于制備步驟（1)，將鐵酸下醋和有機溶劑混合后再與無機酸 混合，同時設定了鐵酸下醋與有機溶劑的混合比；創(chuàng)造性的貢獻還在于步驟（2)，將無機酸 溶液的PH值設定為1. 5~3. 5;創(chuàng)造性的貢獻還在于步驟（3)，鐵酸下醋與有機溶劑的均相 溶液W霧噴或一定速度滴加的方式混合于無機酸溶液。具體闡述如下： 步驟（1)中鐵酸下醋和有機溶劑的重量配比為0. 9~1:1，鐵酸下醋含量如低于該配 比，則最終水溶膠中Ti化含量低，水溶膠中Ti〇2含量是一項很重要的質量控制指標，它的多 少會直接影響到光觸媒產(chǎn)品的催化性能；如高于該配比，則納米級Ti化會發(fā)生團聚，有鐵析 出。
[0020] 步驟（2)對無機酸溶液PH=1. 5~3. 5的限定，如低于該PH值下限，水溶膠酸性太 強，不僅對使用的織物有腐蝕，而且整理后的光觸煤織物異味大，形成新的污染源。如高于 該PH值上限，酸性弱，反應體系失衡，納米級Ti化會發(fā)生團聚。
[0021] 步驟（3)滴定速度尤為重要，限定不快于2滴/s，每滴鐵酸醋乙醇溶液體積 0. 04~0. 07ml，超該速度則會發(fā)生團聚析出現(xiàn)象；權利要求2進一步限定為1~2滴/s， 如果慢于1滴/s，從產(chǎn)品質量而言不會產(chǎn)生實質性效果，但拉長了制備時間，不利于工業(yè)化 制備的效率提高。
[0022] 二、本發(fā)明在步驟4對陳化之后的水溶膠作負壓蒸饋，該步驟不僅可去除乙醇及 負反應物下醇等帶來的異味，同時可提升水溶膠PH值達2.0~3.0使其在儲存過程中性能 穩(wěn)定。后期使用時配加蒸饋水可調(diào)PH值至3.0~4.0,當添加到織物表面后，再通過抽風、 烘干等工序，PH值接近7,從而達到無異味、無腐蝕的效果。
【具體實施方式】
[0023]W制作5納米級Ti〇2水溶膠為例， 實施例1 (1) 室溫條件下將8.8g鐵酸下醋溶解于9.Og無水乙醇中形成鐵酸下醋乙醇溶液，充分 攬拌均勻，備用； (2) 室溫條件下取0. 75g分析純37%鹽酸加入82g蒸饋水中得PH=2鹽酸溶液，充分攬 拌均勻，備用； (3) 在20°C條件下，將鐵酸下醋乙醇溶液攬拌條件下W1滴/s滴加入不斷攬拌的鹽酸 溶液中，每滴鐵酸醋乙醇溶液體積0. 04~0. 07ml;根據(jù)無機酸溶液液面大小，至少每50~ 80平方厘米設有一個滴頭； (4) 滴加完成后繼續(xù)攬拌1小時W上，得到乳白色分散液； (5) 將分散液密封靜置陳化120小時，形成微黃色半透明5納米級Ti〇2水溶膠； (6) 在0. 負壓條件下對微黃色半透明5納米級Ti化水溶膠進行蒸饋，去除乙醇、 及負反應物下醇等帶來的異味，控制Ti化水溶膠PH值為2.0~3.0得產(chǎn)品。
[0024] 實施例2 (1) 室溫條件下將8.Ig鐵酸下醋溶解于9.Og無水乙醇中形成鐵酸下醋乙醇溶液，充分 攬拌均勻，備用； (2) 室溫條件下取0. 8g分析純37%鹽酸溶解于82g蒸饋水中得PH=1. 5鹽酸溶液，充分 攬拌均勻，備用； (3) 在60°C條件下，將鐵酸下醋乙醇溶液W霧噴方法加入不斷攬拌的鹽酸溶液中，鐵酸 醋乙醇溶液霧噴量每50~80平方厘米至少為0. 04~0. 07ml/s; (4) 霧噴完成后繼續(xù)攬拌1小時W上，得到乳白色分散液； (5) 將分散液密封靜置陳化180小時，形成微黃色半透明5納米級Ti〇2水溶膠； (6) 在0. 07MI^負壓條件下對微黃色半透明5納米級Ti化水溶膠進行蒸饋，去除乙醇、 及負反應物下醇等帶來的異味，控制Ti化水溶膠PH值為2.0~3.0得產(chǎn)品。
[00幼 實施例3 (1) 室溫條件下將9.Og鐵酸下醋溶解于9.Og無水乙醇中形成鐵酸下醋乙醇溶液，充分 攬拌均勻，備用； (2) 室溫條件下取0.