一種具有光催化性能的調溫調濕復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于功能材料和建筑節能技術領域，具體設及一種具有光催化性能的調溫 調濕復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 室內環境作為人生80%時間活動的空間，其舒適度至關重要，一個舒適度高的室 內環境可W使人精神愉快、精力充沛，激發創造能力，提高工作效率。因此，長期W來為了滿 足人們對室內環境舒適度的要求，采用了大量裝飾材料和多種主動方式，如：人造板營造優 美的室內空間、供暖和制冷設備調節室內溫度、加濕器控制室內濕度等。然而依賴人工制 熱、制冷及加濕等設備雖可提供較為舒適的室內環境，但需要消耗大量的能源，而且設備在 使用過程中需要對室內環境的自然通風條件進行限制，易引起"室內綜合癥"病害；此外設 備運行期內難W對其管道進行有效的清潔，長期使用后容易造成微生物滋生，導致室內環 境二次污染的問題。
[0003] 目前，圍繞室內環境安全性、舒適度與建筑節能協同理論的研究已陸續展開并得 到高度重視，其中建筑圍護結構材料（具有"被動調節能力"）和N型半導體材料（具有"低 溫深度氧化能力"）引起了建筑、材料、環境和安全領域的興趣，尤其是激發了對新型功能材 料的探索，W滿足人們對建筑居住環境的要求。利用材料的"被動調節能力"或"低溫深度 氧化能力"而開發的具有節能、環保性能的建筑材料有多種，將其應用于建筑物內表面可較 好地發揮調節室內溫濕度、凈化空氣的效果，為室內表面功能建筑材料的研究提供新的研 究思路和方向，為切實降低建筑能耗、提高室內環境舒適度及改善室內空氣品質提供一定 的技術支持和理論依據。
【發明內容】
[0004] 為克服現有技術的不足，本發明提供了一種具有光催化性能的調溫調濕復合材 料，首先W棟桐醇-棟桐酸-月桂酸作為忍材和Si化作為殼制備SiO2基棟桐醇-棟桐酸-月 桂酸微膠囊調溫調濕材料，然后將Si化基棟桐醇-棟桐酸-月桂酸微膠囊調溫調濕材料與 化-Ce/Ti化進行復合，W期得到生產成本低廉，在可見光源下光催化降解甲醒氣體和調節 室內溫濕度的復合材料。
[0005] 為了解決W上技術問題，本發明是通過W下技術方案予W實現的。
[0006] 本發明提供了一種具有光催化性能的調溫調濕復合材料，該復合材料按質量百分 比配方如下：
[0007] Si〇2前驅物 撕--撕 分散劑 15~35 溶劑 10~細 化變材料 5~25 光化化材料 10~20
[0008] 所述Si化前驅物為正娃酸乙醋；所述分散劑為無水乙醇；所述溶劑為去離子水； 所述相變材料為棟桐醇、棟桐酸和月桂酸的混合物，其相變溫度為21. (TC~30. (TC;所述光 催化材料為化-Ce/Ti化，其粒徑為55皿~85皿。
[0009] 本發明同時提供了一種上述具有光催化性能的調溫調濕復合材料的制備方法，包 括如下步驟：
[0010] (1)棟桐醇-棟桐酸-月桂酸相變材料的制備：將棟桐醇、棟桐酸和月桂酸的混 合物放入容器中，用恒溫磁力攬拌器在2000r/min、65°C水浴條件下將混合物溶解并且攬拌 4h后得到棟桐醇-棟桐酸-月桂酸相變材料；所述相變材料中棟桐醇、棟桐酸和月桂酸的 質量百分比為20~40:10~30:40~60。
[0011] (2)Si化基棟桐醇-棟桐酸-月桂酸微膠囊調溫調濕材料的制備：按照權利要求1 所述的配方配比，將正娃酸乙醋、無水乙醇和去離子水依次加入燒杯中，用恒溫磁力攬拌器 在1200r/min、65°C水浴條件下攬拌15min后，將得到的混合液在2000r/min、65°C水浴條件 下攬拌20min，利用稀鹽酸或稀氨水調整混合液的抑值為2~6,繼續在2000r/min、65°C水 浴條件下攬拌20min后加入步驟（1)制備的棟桐醇-棟桐酸-月桂酸相變材料，得到Si化 基棟桐醇-棟桐酸-月桂酸微膠囊調溫調濕材料的溶膠。
[0012] (3化u-Ce/Ti〇2光催化材料的制備：按鐵酸四下醋與無水乙醇體積比2 : 5配比， 用恒溫磁力攬拌器在1200r/min條件下攬拌30min后得到均勻透明溶液，再將溶有硝酸館 和硝酸姉的稀鹽酸溶液于2000;r/min攬拌下緩慢加入上述溶液，在2000;r/min攬拌45min 后得到液體溶膠，并在室內陳化形成干凝膠，抽濾、洗涂后烘干，然后將干凝膠放入中溫實 驗爐中W2°C/min升到400~600°C，恒溫化，自然冷卻至室溫，得到化-Ce/Ti化光催化材 料；所述化-Ce/Ti化光催化材料中化-Ce總摩爾百分數為1%~5%，化與Ce摩爾比3~ 1:1 ~3。
[0013] (4)具有光催化性能的調溫調濕復合材料的制備：按照權利要求1所述的配方配 比，將步驟（3)制備的化-Ce/Ti〇2光催化材料加入到步驟（2)制備的SiO2基棟桐醇-棟桐 酸-月桂酸微膠囊調溫調濕材料的溶膠，其加入時間為上述溶膠形成后的Omin~60.Omin， 在2000r/min、65°C水浴條件下攬拌lOmin得到具有光催化性能的調溫調濕復合材料的溶 膠，將溶膠放到65°C恒溫水浴鍋中陳化4h得到凝膠，再將凝膠放在干燥箱中80°C烘干化 后得到目標產物：具有光催化性能的調溫調濕復合材料。
[0014] 本發明的科學原理：
[0015] (1)棟桐醇-棟桐酸-月桂酸相變材料是利用物質發生相變時需要吸收（或放出） 大量熱量的性質來儲存或放出熱能，進而達到調整、控制工作源或材料周圍環境溫度的目 的。不但可W有效減少電力、天然氣等建筑能源的消耗，減低室內環境溫度波動，提高室內 環境熱舒適度，而且可W為低成本、高清潔的太陽能在供暖和制冷設備中的實際應用創造 條件。
[0016] (2化u-Ce/Ti〇2光催化材料是利用化離子和Ce離子滲雜有效地抑制TiO2相變， 即在Ti化體系中化離子和Ce離子具有一定的協同作用，運種協同作用使化-Ce/TiO2光催 化材料光催化活性大幅提高。同時化離子和Ce離子滲雜Ti〇2能提高捕獲光生電子或空 穴作用，抑制了二者的復合煙滅，從而提高對可見光源的響應。
[0017] (3)Si〇2基體材料是一方面利用其具有的Ξ維空間網格結構，將棟桐醇-棟桐 酸-月桂酸相變材料包裹，形成微膠囊；另一方面利用其表面的大量微孔和徑基，對空氣中 的水分進行吸（放）濕；最后利用其表面的孔和與Ti〇2良好的界面相容性（Si〇2與Ti〇2均 為無機多孔材料），將化-Ce/Ti化光催化材料散落的固定在表面。
[0018] (4)棟桐醇-棟桐酸-月桂酸相變材料與Si化基體材料復合，在材料界面通過熱 濕禪合機理，實現傳熱時傳質、傳質時傳熱，從而提高了產品的綜合調溫調濕性能。Si〇2與 化-Ce/Ti〇2復合，一方面利用化-Ce/Ti〇2光催化甲醒氣體生產H20,可W進一步增強產品的 調濕性能；另一方面利用Si〇2的吸濕性能，促進化-Ce/TiO2光催化甲醒氣體的反應向正方 向進行，可W大幅提高光催化效果。
[0019] 與現有技術相比，本發明具有W下有益效果：
[0020] 1、本發明利用低廉的Si化作為基體材料，可W發揮無機材料之間的相容性和Ξ維 空間網格結構特點，與適宜建筑相變溫度的有機酸W及光催化材料復合，不僅實現了調溫 性能、調濕性能和光催化性能的統一，而且彌補了現有產品功能單一不能真正實現提高室 內環境舒適度和改善室內空氣品質的不足，進一步提高了產品市場競爭力；
[0021] 2、本發明將棟桐醇-棟桐酸-月桂酸作為忍材和Si化作為殼制備SiO2基棟桐 醇-棟桐酸-月桂酸微膠囊調溫調濕材料，不僅分別實現了棟桐醇-棟桐酸-月桂酸的調 溫性能和Si〇2的調濕性能，而且在材料界面實現了熱濕禪合，進一步提高了綜合調溫調濕 性能。同時Si〇2與化-Ce/Tio2復合，利用化-Ce/TiO2光催化甲醒氣體生產H20和Si〇2的 吸濕性能，實現增強調濕性能和促進光催化反應的目的，從而進一步提高產品調濕性能和 光催化性能。
[0022] 3、本發明符合國家綠色生態建筑材料的政策要求，有效地提高了室內環境舒適度 及改了善室內空氣品質，減少了供暖和制冷設備、加濕器和空氣凈化設備的使用，降低了建 筑能耗，開拓了新型功能材料的途徑。
【附圖說明】
[0023] 圖1為町C-1型環境測試艙模擬可見光源下室內環境示意圖。
[0024] 圖中：1、溫濕度傳感器；2、采樣口；3、風扇；4、可見光源；a、甲醒氣體；b、具有光 催化性能的調溫調濕復合材料。
【具體實施方式】
[00巧]w下結合具體實施例詳述本發明，但本發明不局限于下述實施例。
[00%] -、本發明具有光催化性能的調溫調濕復合材料的制備 陽〇27] 實施例1
[0028] W制備本發明產品lOOg為例所用的組分及其質量配比為：
[0029] Si〇2前驅物 20Og 分散劑 35化 溶劑 20Og 仙變材料 10Og 光催化材料 iMg
[0030] (1)棟桐醇-棟桐酸-月桂酸相變材料的制備：將棟桐醇、棟桐酸和月桂酸的混 合物放入容器中，用恒溫磁力