一種新型多功能薄膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紅外屏蔽及光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多功能薄膜，特別涉及一種在太陽光照下具有較強的光催化作用，能夠隔絕對人有害的紫外光，同時可以阻隔紅外線傳遞而起到隔熱作用的薄膜。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技水平的提升以及人類發(fā)展水平的進步，環(huán)境污染問題愈發(fā)嚴(yán)重，有毒難降解，污染物愈加廣泛的存在于空氣中，對生物安全和生態(tài)系統(tǒng)危害巨大，制約了社會的進步。專利《一種二氧化鈦光催化薄膜及其制備方法K專利號ZL201210345513.7，公告號〇~1028644818，公告日2015.04.15)公開了一種兼具高透光性和高光催化反應(yīng)速率常數(shù)的二氧化鈦光催化薄膜，滿足自清潔玻璃、空氣和廢水凈化等光催化材料的需求。但該薄膜的制備工藝較為復(fù)雜，且薄膜只具有單一的光催化效果，效率不高，影響了其可用范圍。
[0003]隨著環(huán)境問題的進一步突出，空氣臭氧層的破壞也不斷加劇，由于紫外線過度照射導(dǎo)致的皮膚病人數(shù)逐年上升，因此紫外線的防治刻不容緩。專利《一種防紫外線的高強度夾層玻璃》(專利號21^201320254434.5，公告號0吧033055971]，公告日2013.11.27)公開了一種高強度且防紫外線的夾層玻璃，通過三層玻璃結(jié)構(gòu)增強其抗風(fēng)、防紫外線、隔音、抗撞擊、保溫等功能，但是其各項功能均是由不同膜層粘結(jié)起來單獨體現(xiàn)的，其中防紫外線、保溫等效果不太明顯，效率不高，同時制備工藝復(fù)雜，提升了制備成本，大大限制了其使用范圍。
[0004]除了環(huán)境污染，能源危機也是全球正著力解決的問題之一，研究表明，空調(diào)以及其他取暖、制冷設(shè)備的用電量占日常生活用電量的40%以上，電力過度使用造成了比較嚴(yán)重的能源緊缺現(xiàn)象。而造成夏天室內(nèi)溫度高、冬天室內(nèi)溫度低的直接原因是熱量以紅外線的形式傳遞，因此阻隔紅外線傳遞是一種緩解能源危機的有效途徑。專利《還原態(tài)銨鎢青銅納米粒子的制備方法》(專利號21^201310490453.2，公告號0附034967448，公告日2015.04.15)公開了一種還原態(tài)銨鎢青銅納米粒子的制備方法，在溶劑熱條件下制備的銨鎢青銅樣品具有較強的近紅外線吸收能力，含有納米粒子的薄膜可以有效的屏蔽掉780?2500nm的近紅外線并且保持對可見光的較高透過率。但是實驗中用到的WCl6粉末等材料成本較高，而且容易產(chǎn)生對環(huán)境有害的HCl，同時只具有單一的紅外屏蔽效果，因此也在一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。
[0005]在潮濕天氣或者室內(nèi)外溫差較大的情況下，汽車、建筑物玻璃表面的濕氣很容易凝結(jié)成微小水滴，輕則給人們的生活帶來不便，重則危及人的生命安全。專利《汽車玻璃防霧護理噴霧劑及其制備方法》(專利號ZL201310610013.6，公告號CN103740332B，公告日2015.08.19)公開了一種玻璃防霧護理噴霧劑，所用各組分對人體無毒副作用，不僅可有效去除車窗玻璃上的霧氣還可防止水汽在玻璃上凝結(jié)形成霧層。但是其防霧時間較短，而且需要重復(fù)噴涂，在玻璃上的附著力有待考證，并且單一的防霧效果限制了其大范圍應(yīng)用。
[0006]基于以上幾點，可以看出單獨具有光催化降解能力、隔絕紫外線、屏蔽紅外線或防霧性能的薄膜已經(jīng)被制備出來，但是單一的性能性很大程度上限制了其應(yīng)用范圍。因此，尋找一種既能夠達到光催化降解污染物的效果，又能阻隔熱源紅外線以及對人有害的紫外線，同時又不影響玻璃透光性的多功能防霧薄膜，使各種性能產(chǎn)生良好的協(xié)同作用，以期達到有效緩解當(dāng)前環(huán)境污染以及能源緊缺等問題，并拓寬其利用范圍是非常必要而且有意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種多功能薄膜，具有良好隔熱性能，同時兼具光催化活性、阻擋紫外線以及高可見光透過率和防霧能力。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種新型多功能薄膜，按以下步驟制得:
步驟1:分別取0.02?0.08mol鎢酸鈉、0.04?0.16 mo I硫酸鉀和40?60mL去離子水，混合，磁力攪拌，充分混合，得到澄清透明的液體A;配制摩爾體積濃度為2?5mol/L的HCl水溶液，得到無色透明的液體B;在攪拌條件下將液體B逐滴加入液體A中，當(dāng)液體A的pH值變?yōu)镮?3時，停止滴加液體B，繼續(xù)攪拌2?4h，得混合液體;將混合液體在170?220 °C的溫度下，水熱反應(yīng)10?30h后;沉淀物洗滌、干燥，得鎢青銅鉀前驅(qū)體粉末;將I?3g該鎢青銅鉀前驅(qū)體粉末，以2?5°C/min的升溫速率升溫至400?600°C，保溫0.5?4h，升溫及保溫期間持續(xù)通入氫氣和氮氣的混合氣體，其中，氫氣的體積為該混合氣體總體積的5?15 %，得到鎢青銅鉀粉末；
步驟2:將0.1?1.5g鎢青銅鉀粉末加入30?50mL去離子水中，再加入0.05?0.15g氟化氫銨，超聲分散后攪拌，得懸濁液C;按體積比1:3?7，分別取鈦酸丁酯和乙醇，混合得到溶液D ；在攪拌的條件下，將溶液D全部滴入懸濁液C中，滴速為每分鐘10?30滴，再持續(xù)攪拌5?Sh后，進行水熱反應(yīng);洗滌干燥沉淀物，得鎢青銅鉀\氟表面修飾二氧化鈦納米復(fù)合顆粒；
步驟3:用1.0?2.0g火棉膠和I.2?2.5g乙醇配制成混合液，加入0.I?0.4g媽青銅鉀\氟表面修飾二氧化鈦納米復(fù)合顆粒，攪拌12?48h，得到均勻混合液E;將均勻混合液E涂覆于玻璃表面;干燥后，即得鎢青銅鉀\氟表面修飾二氧化鈦多功能薄膜。
[0009]本發(fā)明制備方法采用兩步水熱方法制備鎢青銅鉀\氟表面修飾二氧化鈦納米復(fù)合顆粒，然后在石英玻璃表面均勻涂覆該復(fù)合顆粒制成鎢青銅鉀\氟表面修飾二氧化鈦多功能薄膜。操作簡單、成本低廉，環(huán)保節(jié)能、靈活方便，對設(shè)備的要求較低。
【附圖說明】
[0010]圖1是實施例1制得的鎢青銅鉀\氟表面修飾二氧化鈦納米復(fù)合顆粒的X射線衍射譜圖。
[0011]圖2是實施例1制得的鎢青銅鉀\氟表面修飾二氧化鈦復(fù)合薄膜的掃描電子顯微鏡照片和X射線光電子能譜全譜圖。
[0012]圖3是對比例I制得的鎢青銅鉀復(fù)合薄膜的掃描電子顯微鏡照片和X射線光電子能譜全譜圖。
[0013]圖4是對比例2制得的氟表面修飾二氧化鈦薄膜的掃描電子顯微鏡照片和X射線光電子能譜全譜圖。
[0014]圖5是實施例1制得的薄膜、對比例I制得的薄膜及空白例I制得的薄膜浸入甲基橙溶液并在模擬太陽光照射下的光催化降解效果圖。
[0015]圖6是用實施例1、對比例2及空白例I中的覆膜玻璃片分別進行隔熱實驗時，溫度隨光照時間的變化曲線圖(初始溫度均為25 °C )。
[0016]圖7是用實施例1、對比例2及空白例I中的覆膜玻璃片分別進行隔熱效果實驗時，盒內(nèi)溫度隨冷卻時間的變化曲線圖(初始溫度均為40 0C )。
[0017]圖8是實施例1制得的多功能薄膜的親水性測試結(jié)果圖。
[0018]圖9是對比例I制得的薄膜的親水性測試結(jié)果圖。
[0019]圖10是對比例2制得的薄膜的親水性測試結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0021 ]本發(fā)明多功能薄膜這樣制得:首先，通過水熱法制備鎢青銅鉀前驅(qū)體粉末;接著，在高溫爐中燒結(jié)得到鎢青銅鉀粉末;然后，利用水熱法制備鎢青銅鉀\氟表面修飾二氧化鈦納米復(fù)合顆粒(其中的“\”表示“和”)；最后，通過旋涂法將預(yù)先制得的鎢青銅鉀\氟表面修飾二氧化鈦納米復(fù)合顆粒分散液均勻涂覆于玻璃表面;烘箱中干燥以去除分散溶劑，在玻璃表面得到分布均勻、致密的鎢青銅鉀\氟表面修飾二氧化鈦多功能薄膜。該多功能薄膜具體按以下步驟進行制備:
步驟1:制備鎢青銅鉀前驅(qū)體粉末
分別取 0.02?0.08mol 媽酸鈉(Na2WO4)、0.04?0.16 mo I 硫酸鉀(K2SO4)和 40 ?60mL去離子水，混合，磁力攪拌60?90 min，充分混合，得到澄清透明的液體A;配制摩爾體積濃度為2?5mol/L的HCl水溶液，得到無色透明的液體B;在攪拌條件下將液體B逐滴加入液體A中，用pH計監(jiān)控液體A的pH值，當(dāng)液體A的pH值變?yōu)镮?3時，停止滴加液體B，繼續(xù)攪拌2?4h，得混合液體;將混合液體轉(zhuǎn)入水熱釜中，在170?220°C的溫度下，水熱反應(yīng)10?30h后;將沉淀物依次用去離子水和乙醇分別離心洗滌后，干燥，得鎢青銅鉀前驅(qū)體粉末;取I?3g該鎢青銅鉀前驅(qū)體粉末置于坩禍中，以2?5°C/min的升溫速率升溫至400?600