專利名稱：一種光觸媒自清潔整理劑及其制備和應用方法
技術領域：
本發明涉及自清潔領域，更具體地說，涉及一種光觸媒自清潔整理劑及其制備和 應用方法。
背景技術：
隨著人們對保護環境和節約能源的認識的提高以及人們生活水平的提高，對材料 的性能提出了新的要求，從而展開了包括具有三防功能(即防水、防油及防塵)織物在內的 有關材料自清潔技術的研究。在現有自清潔材料的相關專利文獻中，大多都指出自清潔材 料中需要用到二氧化鈦。1972年Fujishima和Honda發現了光促條件下TW2電極上的水裂解，二氧化鈦的 自清潔特性就被廣泛研究。自從我們小組的紡織科學家們發明了一種在棉布服裝上覆蓋一 層二氧化鈦微粒的有效途徑后，自清潔服裝也許正離我們越來越近。所述納米微粒是用于 幫助分解碳基分子的催化劑，而這個反應的發生僅需要陽光來觸發。大部分自清潔產品的復合物均以二氧化鈦為主要原料。二氧化鈦是一種白色或者 黃色粉末，不溶于水，也不溶于稀酸。二氧化鈦具有三種晶型銳鈦礦型、金紅石型、板鈦礦 型。板鈦礦型不穩定，目前為止沒有工業用途；金紅石型和銳鈦礦型都屬于四方晶系，但因 晶型不同，所以有不同的晶體習性。金紅石型是細長的成對的孿生晶體，每個金紅石晶胞含 有2個二氧化鈦分子，以兩個棱邊相連。而銳鈦礦型則以八面體的形式出現，氧位于八面體的頂角，每個銳鈦晶胞含有四 個二氧化鈦分子，以八個棱邊相連。銳鈦礦型在高溫下(700度以上)，能夠轉變成金紅石 型，同時釋放出7. 5X7. 1868KJ/mol的能量。這個轉化過程除了受溫度影響之外，還受到一 些加速或抑制晶型轉化的促進劑或抑制劑的影響，轉化是不可逆轉的。納米二氧化鈦光催化劑具有化學性質穩定、耐氧化、安全無毒等優點。在紫外光照 射下，可產生自由電子——空穴對，與吸附在二氧化鈦表面的氧和水反應，產生活性氧及自 由基。這些活性氧及自由基有很強的氧化分解能力，可將有機物氧化分解為二氧化碳和水， 將大氣污染物N0X、SOx, NH3和H2S等氧化為無害物質，也能穿透吸附于T^2表面的、霉菌等 微生物的細胞壁，從而有效的殺滅細菌，進而實現去污、消毒的效果。在銳鈦礦形式下，二氧化鈦是一種有著大能帶隙的半導體，在合適的波長的光的 激發下，二氧化鈦表面的光子能產生激發。價電子帶地空洞可以與吸附在表面的水或氫氧 根離子發生反應，傳導帶上的電子可以與氧氣生成02-和其它氧類反應活性基團。O2-和 OH-對于污漬、環境污染物、有害的微生物具有很強的反應性。二氧化鈦的厭水特性導致其 難于分散在溶膠中，這就導致去污效果的降低。由于二氧化鈦的一些特性，如低電子效率、 厭水性、高鍵能，以它作為可見光自清潔紡織品的高效光觸媒依然有些難度。對于這些固有 的缺陷，可能的方法包括將二氧化鈦與無機物或金屬摻雜。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于，針對現有自清潔整理劑的上述由于二氧化鈦的厭 水特性使其分散性不夠穩定，導致去污效果不佳的缺陷，提供一種將摻雜金屬的含硅和鈦 的納米復合物的光觸媒自清潔整理劑及其制備和應用方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是通過鈦醇鹽、硅醇鹽、金屬鹽以基本 原料制備一種納米溶膠，并通過紫外光照射，形成光觸媒自清潔整理劑，其包含同時含有金 屬、鈦和硅的納米微球。本發明提供了一種光觸媒自清潔整理劑，所述光觸媒自清潔整理劑為由以下摩爾 份數的原料制成的含納米微粒的溶膠鈦醇鹽(1 10) XIO3硅醇鹽 1 10金屬鹽 (1 10) X 10力 1(0。在本發明所述的光觸媒自清潔整理劑中，所述鈦醇鹽為四異丙醇鈦、四丙醇鈦、四 乙醇鈦或2-乙基-1-己醇鈦。在本發明所述的光觸媒自清潔整理劑中，所述硅醇鹽為四甲氧基硅烷、四乙氧基 硅烷、四丙氧基硅烷或四異丙氧基硅烷。在本發明所述的光觸媒自清潔整理劑中，所述金屬鹽中的金屬離子為以下一組金 屬離子中的一種或多種的混合金、銀、銅、鐵、鋁和鉬。在本發明所述的光觸媒自清潔整理劑中，所述光觸媒自清潔整理劑的原料還包括 有機溶劑、酸和水。在本發明所述的光觸媒自清潔整理劑中，所述光觸媒自清潔整理劑中的納米微粒 至少有一個方向的尺寸小于30nm。本發明還提供了一種光觸媒自清潔整理劑的制備方法，包括以下步驟Sl 使用鈦醇鹽、硅醇鹽、金屬鹽制備預溶液；S2 將所述預溶液在紫外線下照射得到所述光觸媒自清潔整理劑。在本發明所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法中，所述步驟Sl包括SllA 將鈦醇鹽溶于有機溶劑，在室溫下pH值為1-2時進行攪拌得含TW2的溶液；S12A 將預定含量的金屬鹽和硅醇鹽溶液，在55_65°C溫度并強力攪拌下緩慢滴 入所述含TW2的溶液中得預溶液。在本發明所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法中，所述步驟SllA包括將四異 丙醇鈦溶于乙醇，用酸調節PH值到1-2，在室溫下攪拌得含TW2的溶液。在本發明所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法中，所述步驟S12A包括將 AuCl3. HCl. 4H20溶液，與四乙基鄰硅酸鹽溶液，在60°C并強力攪拌下逐滴滴入所述含TW2 的溶液中得預溶液。在本發明所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法的另一個實例中，所述步驟Sl 包括SllB 將鈦醇鹽溶液和金屬鹽溶液混合，在pH值為1-2，75_85°C溫度下攪拌1_2 小時，再將溫度調節到55-65°C攪拌14-16小時；S12B 將硅醇鹽溶液緩慢地加入上述溶液中，攪拌30-40分鐘得預溶液。
在本發明所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法的另一個實例中，所述步驟SllB 包括將四異丙醇鈦和AuCl3 · HCl · 4H20水溶液在pH值為1_2，80°C溫度下攪拌1小時，再 將溫度調節到60°C攪拌15小時。在本發明所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法的另一個實例中，所述步驟SllB 包括將四乙基鄰硅酸鹽溶液緩慢地加入步驟SllB制得的溶液中，攪拌30分鐘得預溶液。在本發明所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法的另一個實例中，所述步驟S2 包括將所述預溶液在紫外線強度為1. 0-1. 4mff/cm2下照射10-20分鐘得所述光觸媒自清 潔整理劑。在本發明所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法的中，所述步驟S2包括將所述 預溶液在紫外線強度為1. 2mff/cm2下照射10分鐘得所述光觸媒自清潔整理劑。本發明還提供了一種光觸媒自清潔整理劑的應用方法，將上述的光觸媒自清潔整 理劑，通過浸漬-干燥-固化、浸漬-軋染-烘干、軋染-干燥-烘干、浸漬-烘干、噴涂-烘 干、浸漬-軋染-干燥-烘干中的一種或者多種程序組合對物品進行處理。本發明還提供了 一種光觸媒自清潔物品，所述光觸媒自清潔物品為物品經過上述 的光觸媒自清潔整理劑的應用方法制備而成。在本發明所述的光觸媒自清潔物品中，所述物品為金屬、非金屬或紡織品；所述金 屬包括剛、鋁、銅；所述非金屬包括陶瓷、玻璃、云母、紙張、藍寶石、硅。在本發明所述的光觸媒自清潔物品中，所述紡織品為纖維、紗線、織物或服裝。在本發明所述的光觸媒自清潔物品中，所述紡織品為植物性紡織品、動物性紡織 品、人造紡織品或礦物性紡織品；其中，所述植物性紡織品為棉、亞麻、黃麻、大麻或莫代爾 制成的紡織品；所述動物性紡織品為羊毛、絲綢或皮革制成的紡織品；所述人造紡織品為 滌綸，芳綸，腈綸，錦綸，氨綸，烯烴纖維制成的紡織品；所述礦物學紡織品為石棉、玄武巖纖 維或玻璃纖維制成的紡織品。本發明還提供了一種光觸媒自清潔物品的處理方法，將沾有污漬的上述的光觸媒 自清潔物品，在水蒸氣或水的環境中，曝露在可見光下，使得所述光觸媒自清潔物品附著的 光觸媒自清潔整理劑中的納米微粒作為光觸媒，用于促使自由基或分子快速反應，啟動所 述污漬降解，從而實現自清潔處理。在本發明所述的光觸媒自清潔物品的處理方法中，所述可見光波長為380nm 780nm 的光，所述可見光為陽光、室內光線、紫外線、人造光源或者上述任意光線混合形成的光。在本發明所述光觸媒自清潔物品的處理方法中，所述污漬為紅葡萄酒、咖啡、辣 椒、番茄、葡萄、草莓、藍莓、西瓜或咖喱在光觸媒自清潔物品上所留下的污漬。實施本發明的光觸媒自清潔整理劑及其制備和應用方法，具有以下有益效果所 制備的光觸媒自清潔整理劑分散性好，其中摻雜金屬的含硅和鈦的納米微粒具有很好的親 水性，且直徑小于30nm。使用該光觸媒自清潔整理劑處理過的物品，能夠在可見光、空氣及 水份等環境條件下，通過摻雜金屬的含硅和鈦的納米微粒的光觸媒作用，能有效地對污漬 進行自清潔處理。
具體實施例方式為了改善由于二氧化鈦的厭水性，本發明合成了一種光觸媒自清潔整理劑，其在常規含鈦和硅的整理劑中摻雜了金屬，制成了納米微球，并形成了溶膠狀。本發明所提供的光觸媒自清潔整理劑，為由以下摩爾份數的原料制成的含納米微 粒的溶膠鈦醇鹽硅醇鹽金屬鹽=(1 10) X IO3 (1 10) (1 10) X 10_α 1(0。其中，所述鈦醇鹽為四異丙醇鈦、四丙醇鈦、四乙醇鈦或2-乙基-1-己醇鈦等，并 優選四異丙醇鈦；所述硅醇鹽為四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷或四異丙氧基 硅烷等，并優選四乙基鄰硅酸鹽；所述金屬鹽中的金屬離子為以下一組金屬離子中的一種 或多種的混合金、銀、銅、鐵、鋁和鉬。更進一步地，所述光觸媒自清潔整理劑的原料還包括有機溶劑、酸和水。在本發明制得的光觸媒自清潔整理劑中，所述光觸媒自清潔整理劑中的納米微粒 至少有一個方向的尺寸小于30nm。本發明還提供了一種光觸媒自清潔整理劑的制備方法，包括以下步驟在步驟Sl中，使用鈦醇鹽、硅醇鹽、金屬鹽制備預溶液；在步驟S2中，將所述預溶液在紫外線下照射得到所述光觸媒自清潔整理劑。值得一提的是，本發明的步驟Sl中將鈦醇鹽、硅醇鹽、金屬鹽制備成預溶液的方 法有兩種。在一個實施例中，所述步驟Sl包括在步驟SllA中，將鈦醇鹽溶于有機溶劑，在室溫下pH值為1_2時進行攪拌得含 TiO2的溶液；在步驟S12A中，將預定含量的金屬鹽和硅醇鹽溶液，在55-65°C溫度并強力攪拌 下緩慢滴入所述含T^2的溶液中得預溶液。在另一個實施例中，所述步驟Sl包括在步驟SllB中，將鈦醇鹽溶液和金屬鹽溶液混合，在pH值為1-2，75_85°C溫度下 攪拌1-2小時，再將溫度調節到55-65°C攪拌14-16小時；在步驟S12B中，將硅醇鹽溶液緩慢地加入上述溶液中，攪拌30-40分鐘得預溶液。而本發明所提供的光觸媒自清潔整理劑的制備方法，所述步驟S2可以通過以下 方法實施將所述預溶液在紫外線強度為1. 0-1. 4mff/cm2下照射10-20分鐘得所述光觸媒
自清潔整理劑。優選的，所述步驟S2包括將所述預溶液在紫外線強度為1. 2mff/cm2下照射10分 鐘得所述光觸媒自清潔整理劑。可以采用德國制造商亞太拉斯氣冷氙燈日曬環境老化儀來 產生紫夕卜線(型號為 air cooled Xeno arc lamp, irradiance 4. 5-9. 5mW · cm"2. Xenotest Alpha LM, Heraeus Industrietechnik, Hanau, Germany)。本發明還提供了一種光觸媒自清潔整理劑的應用方法，將上述的光觸媒自清潔整 理劑，通過浸漬-干燥-固化、浸漬-軋染-烘干、軋染-干燥-烘干、浸漬-烘干、噴涂-烘 干、浸漬-軋染-干燥-烘干中的一種或者多種程序組合對物品進行處理。此外，通過本發明，還可獲得一種光觸媒自清潔物品，所述光觸媒自清潔物品為物 品經過上述的光觸媒自清潔整理劑的應用方法制備而成。在本發明所提供的光觸媒自清潔物品的實施例中，所述物品可以為金屬、非金屬 或紡織品；所述金屬包括剛、鋁、銅等；所述非金屬包括陶瓷、玻璃、云母、紙張、藍寶石、硅等。
在本發明所提供的光觸媒自清潔物品的實施例中，一方面，所述紡織品為纖維、紗 線、織物或服裝。另一方面，所述紡織品為植物性紡織品、動物性紡織品、人造紡織品或礦物 性紡織品。其中，所述植物性紡織品為棉、亞麻、黃麻、大麻或莫代爾等制成的紡織品；所述 動物性紡織品為羊毛、絲綢或皮革等制成的紡織品；所述人造紡織品為滌綸，芳綸，腈綸，錦 綸，氨綸，烯烴纖維等制成的紡織品；所述礦物學紡織品為石棉、玄武巖纖維或玻璃纖維等 制成的紡織品。相應地，本發明還提供了一種光觸媒自清潔物品的處理方法，將沾有污漬的上述 的光觸媒自清潔物品，在水蒸氣或水的環境中，曝露在可見光下，使得所述光觸媒自清潔 物品附著的光觸媒自清潔整理劑中的納米微粒作為光觸媒，用于促使自由基或分子快速反 應，啟動所述污漬降解，從而實現自清潔處理。在上述的光觸媒自清潔物品的處理方法，所述可見光波長為380nm 780nm的光， 所述可見光為陽光、室內光線、紫外線、人造光源或者上述任意光線混合形成的光。本發明的光觸媒自清潔整理劑可以去除的污漬非常多樣，如紅葡萄酒、咖啡、辣 椒、番茄、葡萄、草莓、藍莓、西瓜或咖喱在光觸媒自清潔物品上所留下的痕跡。可使用以下方法對采用本發明的光觸媒自清潔整理劑處理過的物品(基底)進 行檢測。采用粉體X射線衍射表征結構。形態學表征采用冷場發射掃描式電子顯微鏡。 晶格間距采用高分辨率透射電鏡表征。UPF根據澳大利亞/新西蘭標準4399 :1996，通 過一臺Varian Cary 300紫外分光光度計表征。洗滌牢固度參考AATCC的技術手冊來 評估。洗滌是參考AATCC測試方法61-1996test No. 2A，在一個1. 2升的不銹鋼罐中49 度下進行的。然后，將基底經過徹底漂洗，并在進一步研究之前在室溫下進行干燥。在 此，通過德國制造商亞太拉斯氣冷氙燈日曬環境老化儀(air cooled Xeno arc lamp, irradiance4. 5-9. 5mff · cnT2· Xenotest Alpha LM, Heraeus Industrietechnik, Hanau, Germany)進行照射。使用3M PR07UV膜來進行可見光自清潔實驗。其中，基底被切成 5cmX 15cm 塊狀。以下為本發明的優選實施例。需要說明地是，以下優選實施例中所選取的濃度、摩 爾比、溫度、時間等數值僅為優選數值，而其范圍以權利要求和上述說明書中所定義的范圍 為準。實施例1含Au/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清潔整理劑的制備方法包括以下步驟1)將四異丙醇鈦(Aldrich,97% )溶于乙醇(Riedel，99. 8% )，用酸調節pH值到 1，在室溫下攪拌10分鐘得的含TiA的溶液。2)將 0. Iml AuCl3 .HCl ·4Η20溶液(2·32Χ10、ο1 國際實驗室，美國)，與 2ml 四乙基鄰硅酸鹽溶液(TE0S，國際實驗室，美國)，在55°C并強力攪拌下逐滴滴入200ml所述 含TiO2的溶液中得預溶液。其中，Au/Ti/Si的摩爾比值為2. 32X10—5 1.47 2.5X103。3)把裝有制備所得預溶液的燒杯放到一個自制的具有紫外線光源的房間內在常 溫下UV照射(UV強度在1. Omff/crm2左右)10分鐘得含Au/Ti/Si的納米微球的光觸媒自 清潔整理劑。將上述光觸媒自清潔整理劑通過以下方式用于基底的處理浸漬-軋染-烘干、浸 漬-鍍膜和噴涂工藝。通過我們的研究，浸漬-軋染-干燥-烘干過程用于形成持久耐用的防護層。將清潔的基底浸入含Au/Ti/Si納米微球納米的整理劑中半分鐘，然后在軋點壓 力為2. 75kg/cm2的條件下通過自動浸染機浸染。浸染好的基底在100度的空氣中干燥30 分鐘，最后在一個預熟化爐中120度熟化2分鐘，以保證這些微球黏附在基底表面。實施例2制備含Ag/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清潔整理劑包括以下步驟1)將四異丙醇鈦(Aldrich,97% )溶于乙醇(Riedel，99. 8% )，用酸調節pH值到 2，在室溫下攪拌20分鐘得的含TW2的溶液。2)將0. 2ml AgNO3溶液(5 X 10、ο1 · L-1)，與2ml四乙基鄰硅酸鹽溶液(TE0S,國 際實驗室，美國)，在65°C并強力攪拌下逐滴滴入200ml所述含TW2的溶液中得預溶液。其 中，Ag/Ti/Si 的摩爾比值 IX 10_4 1.47 2.5X103。3)把裝有制備所得預溶液的燒杯放到一個自制的具有紫外線光源的房間內在常 溫下UV照射(UV強度在1. 4mff/cm2左右)20分鐘得含Ag/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清 潔整理劑。將上述光觸媒自清潔整理劑通過以下方式用于基底的處理浸漬-軋染-烘干、浸 漬-鍍膜和噴涂工藝。通過我們的研究，浸漬-軋染-干燥-烘干過程用于形成持久耐用 的防護層。將清潔的基底浸入含Ag/Ti/Si納米微球納米的整理劑中半分鐘，然后在軋點壓 力為2. 75kg/cm2的條件下通過自動浸染機浸染。浸染好的基底在100度的空氣中干燥30 分鐘，最后在一個預熟化爐中120度熟化2分鐘，以保證這些微球黏附在基底表面。實施例3制備含Cu/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清潔整理劑包括以下步驟1)將四異丙醇鈦(Aldrich,97% )溶于乙醇(Riedel，99. 8% )，用酸調節pH值到 1. 5，在室溫下攪拌15分鐘得Iwt%的含TW2的溶液。2)將 0. 5ml Cu (NO3) 2 溶液(5 X 10、ο1 .L—1)，與 2ml 四乙基鄰硅酸鹽溶液(TE0S， 國際實驗室，美國)，在60°C并強力攪拌下逐滴滴入200ml所述含Ti02 6<]溶液中得預溶液； 其中，Cu/Ti/Si 的摩爾比值為 2. 5X 10_4 1. 47 2.5X103。3)把裝有制備所得預溶液的燒杯放到一個自制的具有紫外線光源的房間內在常 溫下UV照射(UV強度在1. 3mff/cm2左右)15分鐘得含Cu/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清 潔整理劑。將上述光觸媒自清潔整理劑通過以下方式用于基底的處理浸漬-軋染-烘干、浸 漬-鍍膜和噴涂工藝。通過我們的研究，浸漬-軋染-干燥-烘干過程用于形成持久耐用 的防護層。將清潔的基底浸入含Cu/Ti/Si納米微球納米的整理劑中半分鐘，然后在軋點壓 力為2. 75kg/cm2的條件下通過自動浸染機浸染。浸染好的基底在100度的空氣中干燥30 分鐘，最后在一個預熟化爐中120度熟化2分鐘，以保證這些微球黏附在基底表面。實施例4制備含狗/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清潔整理劑包括以下步驟1)將四異丙醇鈦(Aldrich,97% )和 0. Iml Fe(NO3)3 水溶液(5X l(T6mol · Λ 國 際實驗室，美國)，在PH值為1，75°C溫度下攪拌1小時，再將溫度調節到55°C攪拌14小時。2)將四乙基鄰硅酸鹽(TE0S，國際實驗室，美國)溶液緩慢地加入上述制得的溶液 中，攪拌30分鐘得預溶液；其中，iVTi/Si的摩爾比值為5X10—5 1.47 2.5X103。
3)把裝有制備所得預溶液的燒杯放到一個自制的具有紫外線光源的房間內在常 溫下UV照射(UV強度在1. 2mff/cm2左右)10分鐘得含狗/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清 潔整理劑。將上述光觸媒自清潔整理劑通過以下方式用于基底的處理浸漬-軋染-烘干、浸 漬-鍍膜和噴涂工藝。通過我們的研究，浸漬-軋染-干燥-烘干過程用于形成持久耐用 的防護層。將清潔的基底浸入含i^/Ti/Si納米微球納米的整理劑中半分鐘，然后在軋點壓 力為2. 75kg/cm2的條件下通過自動浸染機浸染。浸染好的基底在100度的空氣中干燥30 分鐘，最后在一個預熟化爐中120度熟化2分鐘，以保證這些微球黏附在基底表面。實施例5制備含Al/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清潔整理劑包括以下步驟1)將四異丙醇鈦(Aldrich,97% )和 0. Iml Al (NO3)3 水溶液(5X l(T6mol · Λ 國 際實驗室，美國)，在PH值為1，85°C溫度下攪拌1小時，再將溫度調節到65°C攪拌16小時。2)將四乙基鄰硅酸鹽(TE0S，國際實驗室，美國)溶液緩慢地加入上述制得的溶液 中，攪拌40分鐘得預溶液；其中，Al/Ti/Si的摩爾比值為5 X 100_5 1.47 2.5X103。3)把裝有制備所得預溶液的燒杯放到一個自制的具有紫外線光源的房間內在常 溫下UV照射(UV強度在1. 4mff/cm2左右)20分鐘得含Al/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清 潔整理劑。將上述光觸媒自清潔整理劑通過以下方式用于基底的處理浸漬-軋染-烘干、浸 漬-鍍膜和噴涂工藝。通過我們的研究，浸漬-軋染-干燥-烘干過程用于形成持久耐用 的防護層。將清潔的基底浸入含Al/Ti/Si納米微球納米的整理劑中半分鐘，然后在軋點壓 力為2. 75kg/cm2的條件下通過自動浸染機浸染。浸染好的基底在100度的空氣中干燥30 分鐘，最后在一個預熟化爐中120度熟化2分鐘，以保證這些微球黏附在基底表面。實施例6制備含Pt/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清潔整理劑包括以下步驟1)將四異丙醇鈦(Aldrich，97%)和0. 5ml H2PtCl6 ·6Η20水溶液(5Χ10、ο1 · Λ 國際實驗室，美國)，在PH值為1.5，80°C溫度下攪拌1小時，再將溫度調節到60°C攪拌15 小時。2)將四乙基鄰硅酸鹽(TE0S，國際實驗室，美國)溶液緩慢地加入上述制得的溶液 中，攪拌35分鐘得預溶液；其中，Pt/Ti/Si的摩爾比值為2. 5ΧΙΟ—4 1.47 2.5X103。3)把裝有制備所得預溶液的燒杯放到一個自制的具有紫外線光源的房間內在常 溫下UV照射(UV強度在1. 3mff/cm2左右)15分鐘得含Pt/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清
潔整理劑。將上述光觸媒自清潔整理劑通過以下方式用于基底的處理浸漬-軋染-烘干、浸 漬-鍍膜和噴涂工藝。通過我們的研究，浸漬-軋染-干燥-烘干過程用于形成持久耐用 的防護層。將清潔的基底浸入含Pt/Ti/Si納米微球納米的整理劑中半分鐘，然后在軋點壓 力為2. 75kg/cm2的條件下通過自動浸染機浸染。浸染好的基底在100度的空氣中干燥30 分鐘，最后在一個預熟化爐中120度熟化2分鐘，以保證這些微球黏附在基底表面。實施例7含Au/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清潔整理劑的制備方法包括以下步驟
1)將四異丙醇鈦(Aldrich,97% )溶于乙醇(Riedel，99. 8% )，用酸調節pH值到 1，在室溫下攪拌10分鐘得的含TiA的溶液。2)將AuCl3 .HCl · 4H20溶液(2. 32X 10_6mol · L—1國際實驗室，美國)，與四乙基鄰 硅酸鹽溶液(TE0S，國際實驗室，美國)，在55°C并強力攪拌下逐滴滴入200ml所述含TW2 的溶液中得預溶液。其中，Au/Ti/Si的摩爾比值為1X10, IXlO3 10。3)把裝有制備所得預溶液的燒杯放到一個自制的具有紫外線光源的房間內在常 溫下UV照射(UV強度在1. Omff/cm2左右)10分鐘得含Au/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清 潔整理劑。將上述光觸媒自清潔整理劑通過以下方式用于基底的處理浸漬-軋染-烘干、浸 漬-鍍膜和噴涂工藝。通過我們的研究，浸漬-軋染-干燥-烘干過程用于形成持久耐用 的防護層。將清潔的基底浸入含Au/Ti/Si納米微球納米的整理劑中半分鐘，然后在軋點壓 力為2. 75kg/cm2的條件下通過自動浸染機浸染。浸染好的基底在100度的空氣中干燥30 分鐘，最后在一個預熟化爐中120度熟化2分鐘，以保證這些微球黏附在基底表面。實施例8制備含Ag/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清潔整理劑包括以下步驟1)將四異丙醇鈦(Aldrich,97% )溶于乙醇(Riedel，99. 8% )，用酸調節pH值到 2，在室溫下攪拌20分鐘得的含TW2的溶液。2)將AgNO3溶液(5X10_6mol O，與四乙基鄰硅酸鹽溶液(TEOS，國際實驗室，美 國)，在65°C并強力攪拌下逐滴滴入200ml所述含TW2的溶液中得預溶液。其中，Ag/Ti/ Si 的摩爾比值 10ΧΚΓ1 IOXlO3 10。3)把裝有制備所得預溶液的燒杯放到一個自制的具有紫外線光源的房間內在常 溫下UV照射(UV強度在1. 4mff/cm2左右)20分鐘得含Ag/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清 潔整理劑。將上述光觸媒自清潔整理劑通過以下方式用于基底的處理浸漬-軋染-烘干、浸 漬-鍍膜和噴涂工藝。通過我們的研究，浸漬-軋染-干燥-烘干過程用于形成持久耐用 的防護層。將清潔的基底浸入含Ag/Ti/Si納米微球納米的整理劑中半分鐘，然后在軋點壓 力為2. 75kg/cm2的條件下通過自動浸染機浸染。浸染好的基底在100度的空氣中干燥30 分鐘，最后在一個預熟化爐中120度熟化2分鐘，以保證這些微球黏附在基底表面。實施例9制備含Cu/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清潔整理劑包括以下步驟1)將四異丙醇鈦(Aldrich,97% )溶于乙醇(Riedel，99. 8% )，用酸調節pH值到 1. 5，在室溫下攪拌15分鐘得Iwt%的含TW2的溶液。2)將 0. 5ml Cu(NO3)2 溶液(5X 10、ο1 .L—1)，與 2ml 四乙基鄰硅酸鹽溶液(TEOS, 國際實驗室，美國)，在60°C并強力攪拌下逐滴滴入200ml所述含TW2的溶液中得預溶液； 其中，Cu/Ti/Si 的摩爾比值為 10ΧΚΓ1 IOXlO3 1。3)把裝有制備所得預溶液的燒杯放到一個自制的具有紫外線光源的房間內在常 溫下UV照射(UV強度在1. 3mff/cm2左右)15分鐘得含Cu/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清 潔整理劑。將上述光觸媒自清潔整理劑通過以下方式用于基底的處理浸漬-軋染-烘干、浸漬-鍍膜和噴涂工藝。通過我們的研究，浸漬-軋染-干燥-烘干過程用于形成持久耐用 的防護層。將清潔的基底浸入含Cu/Ti/Si納米微球納米的整理劑中半分鐘，然后在軋點壓 力為2. 75kg/cm2的條件下通過自動浸染機浸染。浸染好的基底在100度的空氣中干燥30 分鐘，最后在一個預熟化爐中120度熟化2分鐘，以保證這些微球黏附在基底表面。實施例10制備含狗/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清潔整理劑包括以下步驟1)將四異丙醇鈦(Aldrich,97% )和 0. Iml Fe(NO3)3 水溶液(5Xl(T6mol · Λ 國 際實驗室，美國)，在PH值為1，75°C溫度下攪拌1小時，再將溫度調節到55°C攪拌14小時。2)將四乙基鄰硅酸鹽(TE0S，國際實驗室，美國)溶液緩慢地加入上述制得的溶液 中，攪拌30分鐘得預溶液；其中，iVTi/Si的摩爾比值為10X10—1 IXlO3 1。3)把裝有制備所得預溶液的燒杯放到一個自制的具有紫外線光源的房間內在常 溫下UV照射(UV強度在1. 2mff/cm2左右)10分鐘得含狗/Ti/Si的納米微球的光觸媒自清 潔整理劑。將上述光觸媒自清潔整理劑通過以下方式用于基底的處理浸漬-軋染-烘干、浸 漬-鍍膜和噴涂工藝。通過我們的研究，浸漬-軋染-干燥-烘干過程用于形成持久耐用 的防護層。將清潔的基底浸入含i^/Ti/Si納米微球納米的整理劑中半分鐘，然后在軋點壓 力為2. 75kg/cm2的條件下通過自動浸染機浸染。浸染好的基底在100度的空氣中干燥30 分鐘，最后在一個預熟化爐中120度熟化2分鐘，以保證這些微球黏附在基底表面。
權利要求
1.一種光觸媒自清潔整理劑，其特征在于，所述光觸媒自清潔整理劑為由以下摩爾份 數的原料制成的含納米微球的溶膠鈦醇鹽(1 10) X IO3硅醇鹽1 10金屬鹽(1 10) X 104 1(0。
2.根據權利要求1所述的光觸媒自清潔整理劑，其特征在于，所述鈦醇鹽為四異丙醇 鈦、四丙醇鈦、四乙醇鈦或2-乙基-1-己醇鈦。
3.根據權利要求1所述的光觸媒自清潔整理劑，其特征在于，所述硅醇鹽為四甲氧基 硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷或四異丙氧基硅烷。
4.根據權利要求1所述的光觸媒自清潔整理劑，其特征在于，所述金屬鹽中的金屬離 子為以下一組金屬離子中的一種或多種的混合金、銀、銅、鐵、鋁和鉬。
5.根據權利要求1所述的光觸媒自清潔整理劑，其特征在于，所述光觸媒自清潔整理 劑的原料還包括有機溶劑、酸和水。
6.根據權利要求1所述的光觸媒自清潔整理劑，其特征在于，所述光觸媒自清潔整理 劑中的納米微粒至少有一個方向的尺寸小于30nm。
7.一種光觸媒自清潔整理劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟51使用鈦醇鹽、硅醇鹽、金屬鹽制備預溶液；52將所述預溶液在紫外線下照射得到所述光觸媒自清潔整理劑。
8.根據權利要求7所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法，其特征在于，所述步驟Sl 包括SllA 將鈦醇鹽溶于有機溶劑，在室溫下pH值為1-2時進行攪拌得含TW2的溶液；S12A 將預定含量的金屬鹽和硅醇鹽溶液，在55-65°C溫度并強力攪拌下緩慢滴入所 述含TiO2的溶液中得預溶液。
9.根據權利要求8所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法，其特征在于，所述步驟 SllA包括將四異丙醇鈦溶于乙醇，用酸調節pH值到1-2，在室溫下攪拌得含TiO2的溶液。
10.根據權利要求9所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法，其特征在于，所述步驟 S12A包括將AuCl3 -HCl ·4Η20溶液，與四乙基鄰硅酸鹽溶液，在60°C并強力攪拌下逐滴滴 入所述含TW2的溶液中得預溶液。
11.根據權利要求7所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法，其特征在于，所述步驟Sl 包括SllB 將鈦醇鹽溶液和金屬鹽溶液混合，在pH值為l-2，75-85°C溫度下攪拌1_2小時， 再將溫度調節到55-65°C攪拌14-16小時；S12B 將硅醇鹽溶液緩慢地加入上述溶液中，攪拌30-40分鐘得預溶液。
12.根據權利要求11所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法，其特征在于，所述步驟 SllB包括將四異丙醇鈦和AuCl3 · HCl · 4H20水溶液在pH值為1_2，80°C溫度下攪拌1小 時，再將溫度調節到60°C攪拌15小時。
13.根據權利要求12所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法，其特征在于，所述步驟 SllB包括將四乙基鄰硅酸鹽溶液緩慢地加入步驟SllB制得的溶液中，攪拌30分鐘得預 溶液。
14.根據權利要求7所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法，其特征在于，所述步驟S2 包括將所述預溶液在紫外線強度為1. 0-1. 4mff/cm2下照射10-20分鐘得所述光觸媒自清潔整理劑。
15.根據權利要求14所述的光觸媒自清潔整理劑的制備方法，其特征在于，所述步驟 S2包括將所述預溶液在紫外線強度為1. 2mW/cm2下照射10分鐘得所述光觸媒自清潔整理 劑。
16.一種光觸媒自清潔整理劑的應用方法，其特征在于，將權利要求1-6所述的光觸媒 自清潔整理劑，通過浸漬-干燥-固化、浸漬-軋染-烘干、軋染-干燥-烘干、浸漬-烘干、 噴涂-烘干、浸漬-軋染-干燥-烘干中的一種或者多種程序組合對物品進行處理。
17.一種光觸媒自清潔物品，其特征在于，所述光觸媒自清潔物品為物品經過權利要求 16所述的光觸媒自清潔整理劑的應用方法制備而成。
18.根據權利要求17所述的光觸媒自清潔物品，其特征在于，所述物品為金屬、非金屬 或紡織品；所述金屬包括剛、鋁、銅；所述非金屬包括陶瓷、玻璃、云母、紙張、藍寶石、硅。
19.根據權利要求18所述的光觸媒自清潔物品，其特征在于，所述紡織品為纖維、紗 線、織物或服裝。
20.根據權利要求18所述的光觸媒自清潔物品，其特征在于，所述紡織品為植物性紡 織品、動物性紡織品、人造紡織品或礦物性紡織品；其中，所述植物性紡織品為棉、亞麻、黃 麻、大麻或莫代爾制成的紡織品；所述動物性紡織品為羊毛、絲綢或皮革制成的紡織品；所 述人造紡織品為滌綸，芳綸，腈綸，錦綸，氨綸，烯烴纖維制成的紡織品；所述礦物學紡織品 為石棉、玄武巖纖維或玻璃纖維制成的紡織品。
21.一種光觸媒自清潔物品的處理方法，其特征在于，將沾有污漬的權利要求18所述 的光觸媒自清潔物品，在水蒸氣或水的環境中，曝露在可見光下，使得所述光觸媒自清潔物 品附著的光觸媒自清潔整理劑中的納米微粒作為光觸媒，用于促使自由基或分子快速反 應，啟動所述污漬降解，從而實現自清潔處理。
22.根據權利要求21所述的光觸媒自清潔物品的處理方法，其特征在于，所述可見光 波長為380nm 780nm的光，所述可見光為陽光、室內光線、紫外線、人造光源或者上述任意 光線混合形成的光。
23.根據權利要求21所述的光觸媒自清潔物品的處理方法，其特征在于，所述污漬為 紅葡萄酒、咖啡、辣椒、番茄、葡萄、草莓、藍莓、西瓜或咖喱在光觸媒自清潔物品上所留下的 污漬。
全文摘要
本發明涉及一種光觸媒自清潔整理劑，為由以下摩爾份數的原料制成的溶膠鈦醇鹽∶硅醇鹽∶金屬鹽＝(1～10)×103∶(1～10)∶(1～10)×10-(1～10)。所述光觸媒自清潔整理劑中具有含金屬、鈦和硅的納米微球。本發明還提供了該光觸媒自清潔整理劑的制備和應用方法，以及用該光觸媒自清潔整理劑處理形成的光觸媒自清潔物品，以及所述光觸媒自清潔物品的處理方法。本發明所制備的光觸媒自清潔整理劑分散性好，其中摻雜金屬的含硅和鈦的納米微粒具有很好的親水性，且直徑小于30nm。使用該光觸媒自清潔整理劑處理過的物品，能夠在可見光、空氣及水份等環境條件下，通過摻雜金屬的含硅和鈦的納米微粒的光觸媒作用，能有效地對污漬進行自清潔處理。
文檔編號C09D5/14GK102071568SQ20091024711
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月19日 優先權日2009年11月19日
發明者忻浩忠, 汪榮華 申請人:香港紡織及成衣研發中心