專利名稱：一種制備錫鈦復(fù)合薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種錫鈦復(fù)合薄膜的制備方法，尤其是可低溫成膜、具有高可 見光催化效率的錫鈦復(fù)合薄膜的制備方法。
技術(shù)背景氧化鈦在能源和環(huán)保領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景；純氧化鈦必須要紫外光線 才能激發(fā)，對日?？梢姽獾睦寐瘦^低。很多研究者通過離子摻雜、半導(dǎo)體復(fù) 合等方式，增加氧化鈦對可見光的利用，但需進(jìn)行熱處理工藝，因此，現(xiàn)有的 制備方法難以使氧化鈦在不耐熱(如塑料)或難加熱(如墻體)等基材上成膜，極大 地限制了氧化鈦的應(yīng)用領(lǐng)域。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種可以在各種基材上低 溫成膜，并具有高可見光催化效率的制備錫鈦復(fù)合薄膜的方法。本發(fā)明的制備錫鈦復(fù)合薄膜的方法，采用的是原位復(fù)合溶膠法，包括以下 步驟(1) 向四氯化錫溶液中加入過量堿，反應(yīng)得到氫氧化錫，過濾、洗滌后，加 入水形成膠溶，水與四氯化錫的質(zhì)量比為1 500，靜置陳化至少1小時，得到 氧化錫溶膠，調(diào)節(jié)氧化錫溶膠的PH值為0.1 5;(2) 攪拌條件下，將鈦鹽加入醇溶劑中稀釋，醇溶劑與鈦鹽的質(zhì)量比為1~10， 攪拌均勻得到鈦鹽醇溶液；(3) 將鈦鹽醇溶液逐滴加到氧化錫溶膠中，氧化錫溶膠與鈦鹽醇溶液的質(zhì)量 比為50 500，在5 95t:水浴溫度下充分反應(yīng)后，再靜置至少l小時，得到錫 鈦原位復(fù)合溶膠；(4) 取錫鈦原位復(fù)合溶膠，涂覆在基材上成膜，干燥，得到錫鈦復(fù)合薄膜。 本發(fā)明中，所說的堿為氨水或氫氧化物。調(diào)節(jié)PH值所用的酸為鹽酸、硫酸、硝酸和磷酸中的一種或幾種的組合。本發(fā)明中，所說的鈦鹽可以是四氯化鈦、硫酸鈦和鈦酸丁酯中的一種或幾 種的組合。醇溶劑可以是無水乙醇、乙二醇和異丙醇中的一種或幾種的組合。本發(fā)明中，所說的基材可以是金屬、玻璃或塑料。將錫鈦原位復(fù)合溶膠涂 覆在基材上成膜的方法可以采用噴涂、旋涂、浸涂、流延、輥涂或刷涂。
本發(fā)明中，步驟(4)所說的溶膠成膜后的干燥可以在室溫下自然晾干，或也可通過在120°C以下烘干來增加薄膜的強(qiáng)度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是采用本發(fā)明所述的錫鈦復(fù)合薄膜制備方法，可以在常溫或120'C以下的低溫條件下在各種基材(尤其是不耐熱的塑料、篷膜或難以加熱的建筑墻體等)表面 形成光催化薄膜，所得薄膜具有增強(qiáng)的可見光催化效果，具備優(yōu)化的自潔和親 水性能。


圖1為各實(shí)施例中的不同錫鈦復(fù)合薄膜對羅丹明B的降解率隨日光燈照射 時間的變化曲線。光源為功率10w的日光燈。
具體實(shí)施方式
以下通過實(shí)例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行描述。實(shí)施例1(1) 向四氯化錫溶液中加入過量氨水，反應(yīng)得到氫氧化錫，過濾、洗滌后， 加入水形成膠溶，水與四氯化錫的質(zhì)量比為1，靜置陳化l小時，得到氧化錫溶膠，用鹽酸調(diào)節(jié)氧化錫溶膠的PH值為0.1;(2) 攪拌條件下，將鈦酸丁酯加入無水乙醇中稀釋，無水乙醇與鈦酸丁酯的 質(zhì)量比為l，攪拌均勻得到鈦酸丁酯乙醇溶液；(3) 將鈦酸丁酯乙醇溶液逐滴加到氧化錫溶膠中，氧化錫溶膠與鈦酸丁酯乙 醇溶液的質(zhì)量比為50，在5'C水浴溫度下充分反應(yīng)后，再靜置5小時，得到錫 鈦原位復(fù)合溶膠；(4) 取錫鈦原位復(fù)合溶膠，在橡膠巻材上輥涂成膜，12(TC干燥，得到錫鈦復(fù)合薄膜。實(shí)施例2(1) 向四氯化錫溶液中加入過量氫氧化鈉，反應(yīng)得到氫氧化錫，過濾、洗滌 后，加入水形成膠溶，水與四氯化錫的質(zhì)量比為500，靜置陳化50小時，得到 氧化錫溶膠，用硫酸調(diào)節(jié)氧化錫溶膠的PH值為5;(2) 攪拌條件下，將四氯化鈦加入乙二醇中稀釋，乙二醇與四氯化鈦的質(zhì)量 比為10，攪拌均勻得到四氯化鈦乙二醇溶液；(3) 將四氯化鈦乙二醇溶液逐滴加到氧化錫溶膠中，氧化錫溶膠與四氯化鈦 乙二醇溶液的質(zhì)量比為500，在95t水浴溫度下充分反應(yīng)后，再靜置1小時， 得到錫鈦原位復(fù)合溶膠；(4)取錫鈦原位復(fù)合溶膠，噴涂在建筑外墻上成膜，室溫下自然晾干，得到錫鈦復(fù)合薄膜。實(shí)施例3(1) 向四氯化錫溶液中加入過量氨水，反應(yīng)得到氫氧化錫，過濾、洗滌后， 加入水形成膠溶，水與四氯化錫的質(zhì)量比為80，靜置陳化5小時，得到氧化錫 溶膠，用硝酸調(diào)節(jié)氧化錫溶膠的PH值為2.5;(2) 攪拌條件下，將鈦酸丁酯加入異丙醇中稀釋，異丙醇與鈦酸丁酯的質(zhì)量 比為3，攪拌均勻得到鈦酸丁酯異丙醇溶液；(3) 將鈦酸丁酯異丙醇溶液逐滴加到氧化錫溶膠中，氧化錫溶膠與鈦酸丁酯 異丙醇溶液的質(zhì)量比為100，在35。C水浴溫度下充分反應(yīng)后，再靜置20小時， 得到錫鈦原位復(fù)合溶膠；(4) 取錫鈦原位復(fù)合溶膠，在玻璃上流延成膜，5(TC干燥，得到錫鈦復(fù)合薄膜。實(shí)施例4(1) 向四氯化錫溶液中加入過量氫氧化鈉，反應(yīng)得到氫氧化錫，過濾、洗滌 后，加入水形成膠溶，水與四氯化錫的質(zhì)量比為230，靜置陳化9小時，得到氧 化錫溶膠，用磷酸調(diào)節(jié)氧化錫溶膠的PH值為3;(2) 攪拌條件下，將硫酸鈦加入無水乙醇、乙二醇和異丙醇組成(無水乙醇、 乙二醇和異丙醇的質(zhì)量比為5: 2: 3)的醇溶劑中稀釋，醇溶劑與硫酸鈦的質(zhì)量 比為5，攪拌均勻得到硫酸鈦醇溶液；(3) 將硫酸鈦醇溶液逐滴加到氧化錫溶膠中，氧化錫溶膠與硫酸鈦醇溶液的 質(zhì)量比為300，在55"C水浴溫度下充分反應(yīng)后，再靜置15小時，得到錫鈦原位 復(fù)合溶膠；(4) 取錫鈦原位復(fù)合溶膠，刷涂在硅鋼片上成膜，75'C干燥，得到錫鈦復(fù)合薄膜。實(shí)施例5(1) 向四氯化錫溶液中加入過量氨水，反應(yīng)得到氫氧化錫，過濾、洗滌后， 加入水形成膠溶，水與四氯化錫的質(zhì)量比為400，靜置陳化12小時，得到氧化 錫溶膠，用鹽酸和硝酸調(diào)節(jié)氧化錫溶膠的PH值為3.8;(2) 攪拌條件下，將鈦酸丁酯加入乙二醇和異丙醇組成(乙二醇和異丙醇的質(zhì) 量比為l: l)的醇溶劑中稀釋，醇溶劑與鈦酸丁酯的質(zhì)量比為7，攪拌均勻得到 鈦酸丁酯醇溶液；
(3) 將鈦酸丁酯醇溶液逐滴加到氧化錫溶膠中，氧化錫溶膠與鈦酸丁酯醇溶液的質(zhì)量比為410，在75"C水浴溫度下充分反應(yīng)后，再靜置8小時，得到錫鈦 原位復(fù)合溶膠；(4) 取錫鈦原位復(fù)合溶膠，在聚碳酸酯眼鏡片上旋涂成膜，105t:干燥，得到錫鈦復(fù)合薄膜。實(shí)施例6(1) 向四氯化錫溶液中加入過量氨水，反應(yīng)得到氫氧化錫，過濾、洗滌后， 加入水形成膠溶，水與四氯化錫的質(zhì)量比為400，靜置陳化15小時，得到氧化 錫溶膠，用鹽酸調(diào)節(jié)氧化錫溶膠的PH值為4.5;(2) 攪拌條件下，將鈦酸丁酯加入無水乙醇中稀釋，無水乙醇與鈦酸丁酯的 質(zhì)量比為8，攪拌均勻得到鈦酸丁酯乙醇溶液；(3) 將鈦酸丁酯乙醇溶液逐滴加到氧化錫溶膠中，氧化錫溶膠與鈦酸丁酯乙 醇溶液的質(zhì)量比為410，在85t:水浴溫度下充分反應(yīng)后，再靜置6小時，得到 錫鈦原位復(fù)合溶膠；(4) 取錫鈦原位復(fù)合溶膠，在載玻片上浸涂成膜，85。C干燥，得到錫鈦復(fù)合 薄膜。本發(fā)明所述的方法可突破氧化鈦難以在塑料、墻體等基材上成膜的限制， 制得的錫鈦復(fù)合薄膜具有高可見光催化效率，有利于更好地利用太陽能。圖1 所示為各實(shí)施例中錫鈦復(fù)合薄膜在普通日光燈下對羅丹明B的催化降解數(shù)據(jù)， 曰光燈的功率為10w。將實(shí)施例1~6中所得各樣板裁成相同尺寸后浸入2mg/L 的羅丹明B溶液中，照射不同時間時取羅丹明B溶液，用UV/vis分光光度計(jì)測 試其吸收度，可計(jì)算出羅丹明B的濃度及降解率。6h后，實(shí)施例1 6中各錫鈦 薄膜對羅丹明B的降解率分別達(dá)到43n/。、 52%、 16%、 36%、 33%、 25%，照射 12h后分別達(dá)到95%、 99°/。、 74%、 90%、 87%、 59°/。。上述光催化實(shí)驗(yàn)證實(shí)， 本發(fā)明方法制得的錫鈦復(fù)合薄膜具有高可見光催化效率。以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例子。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例 子，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改 變，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種錫鈦復(fù)合薄膜制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)向四氯化錫溶液中加入過量堿，反應(yīng)得到氫氧化錫，過濾、洗滌后，加入水形成膠溶，水與四氯化錫的質(zhì)量比為1～500，靜置陳化至少1小時，得到氧化錫溶膠，調(diào)節(jié)氧化錫溶膠的PH值為0.1～5；(2)攪拌條件下，將鈦鹽加入醇溶劑中稀釋，醇溶劑與鈦鹽的質(zhì)量比為1～10，攪拌均勻得到鈦鹽醇溶液；(3)將鈦鹽醇溶液逐滴加到氧化錫溶膠中，氧化錫溶膠與鈦鹽醇溶液的質(zhì)量比為50～500，在5～95℃水浴溫度下充分反應(yīng)后，再靜置至少1小時，得到錫鈦原位復(fù)合溶膠；(4)取錫鈦原位復(fù)合溶膠，涂覆在基材上成膜，干燥，得到錫鈦復(fù)合薄膜。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錫鈦復(fù)合薄膜制備方法，其特征在于所說的堿為氨水或氫氧化物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錫鈦復(fù)合薄膜制備方法，其特征在于調(diào)節(jié)PH值 所用的酸為鹽酸、硫酸、硝酸和磷酸中的一種或幾種的組合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錫鈦復(fù)合薄膜制備方法，其特征在于所說的鈦鹽 為四氯化鈦、硫酸鈦和鈦酸丁酯中的一種或幾種的組合。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錫鈦復(fù)合薄膜制備方法，其特征在于所說的醇溶 劑為無水乙醇、乙二醇和異丙醇中的一種或幾種的組合。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錫鈦復(fù)合薄膜制備方法，其特征在于所說的基材 為金屬、玻璃或塑料。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錫鈦復(fù)合薄膜制備方法，其特征在于所說的成膜 方式為噴涂、旋涂、浸涂、流延、輥涂或刷涂。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錫鈦復(fù)合薄膜制備方法，其特征在于歩驟(4)所說 的干燥為室溫下晾千或12(TC以下烘干。
全文摘要
本發(fā)明公開的錫鈦復(fù)合薄膜制備方法，采用的是原位復(fù)合溶膠法，其步驟包括用四氯化錫溶液制備氧化錫溶膠；將鈦鹽加入醇溶劑中稀釋，制備鈦鹽醇溶液；鈦鹽醇溶液逐滴加到氧化錫溶膠中，水浴反應(yīng)，得到錫鈦原位復(fù)合溶膠；然后將錫鈦原位復(fù)合溶膠涂覆在基材上成膜，干燥。采用本發(fā)明制備方法，可以在常溫或120℃以下的低溫條件下在各種基材(尤其是不耐熱的塑料、篷膜或難以加熱的建筑墻體等)表面形成光催化薄膜，所得薄膜具有增強(qiáng)的可見光催化效果，具備優(yōu)化的自潔和親水性能。
文檔編號B01J21/06GK101116811SQ20071007001
公開日2008年2月6日 申請日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者申乾宏, 蔡振錢, 高基偉 申請人:浙江大學(xué)