蜂窩玻璃光觸媒載體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蜂窩玻璃光觸媒載體及其制備方法，所述方法包括以下步驟，熔融玻璃；將玻璃液通過噴嘴流出，得到半熔融態(tài)的玻璃絲；將半熔融態(tài)的玻璃絲按照一定結(jié)構(gòu)進(jìn)行層層堆疊，利用自身的粘附性進(jìn)行粘結(jié)，得到多孔的蜂窩狀玻璃載體。得到的多孔玻璃載體上具有連通的氣孔，既具有良好的透氣率，又具有一定的強(qiáng)度，可以使氣流順暢通過，同時(shí)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)透光性好，各個(gè)方向均可透過光線，可充分利用光觸媒材料的催化能力，提高處理量。同時(shí)本發(fā)明的制備方法，工藝簡單，進(jìn)一步地，通過羥基化改性，增強(qiáng)玻璃載體與光觸媒材料之間的附著力，避免光觸媒脫落。
【專利說明】蜂窩玻璃光觸媒載體及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光觸媒載體，具體涉及一種蜂窩玻璃光觸媒載體及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]光觸媒是一種以納米級二氧化鈦為代表的具有光催化功能的光半導(dǎo)體材料的總稱，是當(dāng)前國際上治理室內(nèi)環(huán)境污染的最安全的材料之一。
[0003]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(yīng)，產(chǎn)生出氧化能力極強(qiáng)的自由氫氧基和活性氧，具有很強(qiáng)的光氧化還原功能，可氧化分解各種有機(jī)化合物和部分無機(jī)物，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜和固化病毒的蛋白質(zhì)，可殺滅細(xì)菌和分解有機(jī)污染物，把有機(jī)污染物分解成無污染的水(H20)、二氧化碳(CO2)和其它無害物質(zhì)，因而具有極強(qiáng)的殺菌、除臭、防霉、防污自潔、凈化空氣功能。
[0004]由于光觸媒通常是呈現(xiàn)粉末狀固體或者是液溶膠，因此，需要提供便于光觸媒附著的載體。光觸媒的催化活性主要受到以下條件的影響:光照條件、光觸媒本身性能、光觸媒與空氣接觸的面積、空氣流動速度等等，因而載體的選擇則對光觸媒的催化活性的發(fā)揮有較大影響。目前常用的載體有蜂窩陶瓷、玻璃纖維網(wǎng)、不銹鋼網(wǎng)等。
[0005]如文件CN101811070公開了一種陶瓷光觸媒載體，所述陶瓷載體內(nèi)布置有復(fù)數(shù)條前后貫通的空隙，空隙內(nèi)部附著有光觸媒材料。這種多孔陶瓷載體，雖然透氣，但是透光性能不好，也就載體表面光觸媒可以發(fā)揮作用，內(nèi)部的光觸媒很難起到催化作用。
[0006]CNlO 1618288公開了一種玻璃纖維基光催化濾網(wǎng)，對玻璃纖維束施加外力，加工成玻璃纖維網(wǎng)，在玻璃纖維網(wǎng)表面涂覆膠黏劑，然后在其上噴灑含有光催化劑的有機(jī)溶液，這種玻璃纖維網(wǎng)，雖然有孔，但是孔隙較小，且強(qiáng)度較低，使用時(shí)，空氣流動較慢，凈化效果一般。而且膠黏劑等在后期使用過程中，容易被光催化劑分解，從而使網(wǎng)上面的光催化劑脫落。而且纖維狀的玻璃絲，單絲的直徑為幾個(gè)微米到幾十個(gè)微米，透光性下降，并不能很好的改善載體的透光率。
[0007]而不銹鋼網(wǎng)等，雖然強(qiáng)度高，但是不透光，也是不能夠很好發(fā)揮光觸媒的催化活性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種強(qiáng)度好、透光率高同時(shí)又便于空氣流通的蜂窩玻璃光觸媒載體及其制備方法。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題的解決方案是:一種蜂窩玻璃光觸媒載體的制備方法，包括以下步驟，
恪融玻璃；
將玻璃液通過噴嘴流出，得到半熔融態(tài)的玻璃絲；
將半熔融態(tài)的玻璃絲按照一定結(jié)構(gòu)進(jìn)行層層堆疊，利用自身的粘附性進(jìn)行粘結(jié)，得到多孔的蜂窩狀玻璃載體。
[0010]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，為了改善玻璃載體與納米光觸媒材料之間的附著力，還可以包括，
對得到的蜂窩狀的玻璃載體進(jìn)行羥基化處理；
對羥基化處理后的玻璃載體浸涂含有納米光觸媒材料的溶液。
[0011]優(yōu)選地，所述溶液中含有納米二氧化鈦溶膠。
[0012]進(jìn)一步地，為了增強(qiáng)載體的強(qiáng)度，還可以對蜂窩狀玻璃載體進(jìn)行強(qiáng)化處理。優(yōu)選地，采用離子交換法或熱、冷交換法進(jìn)行強(qiáng)化處理。
[0013]本發(fā)明還提供了由上述方法制備的蜂窩玻璃光觸媒載體。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供的蜂窩玻璃光觸媒載體的制備方法，工藝簡單，得到載體由玻璃絲堆疊而成的，載體上具有連通的氣孔，既具有良好的透氣率，又具有一定的強(qiáng)度，可以使氣流順暢通過，同時(shí)透光性好，各個(gè)方向均可透過光線，充分利用光觸媒材料的催化能力，提高處理量。進(jìn)一步地，本發(fā)明的方案通過羥基化改性，增強(qiáng)玻璃載體與納米光觸媒材料之間的附著力，避免光觸媒脫落。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他設(shè)計(jì)方案和附圖。
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的蜂窩玻璃載體的制備裝置示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的蜂窩玻璃光觸媒載體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的光催化實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的構(gòu)思及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整的描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。
[0018]本發(fā)明方案中提到的玻璃絲具有毫米級的直徑，不同于纖維絲，直徑在幾個(gè)微米到幾十個(gè)微米。
[0019]本發(fā)明的一種蜂窩玻璃光觸媒載體的制備方法，其實(shí)施裝置如圖1所示:包括一噴嘴3，下方設(shè)有平臺，通過平臺和噴嘴3之間的相對運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)半熔融玻璃絲I的堆疊；具體地包括以下步驟:
恪融玻璃；
玻璃液通過噴嘴3流出，得到半熔融態(tài)的玻璃絲I ;
將半熔融態(tài)的玻璃絲I按照一定結(jié)構(gòu)進(jìn)行層層堆疊，利用自身的粘附性進(jìn)行粘結(jié)，得到多孔的蜂窩狀玻璃載體。
[0020]本發(fā)明的方法，通過控制冷卻速度，利用半熔融態(tài)玻璃絲I自身的粘附性實(shí)現(xiàn)粘結(jié)，也可以施加一定的外力。噴嘴3可以是單個(gè)或者多個(gè)，玻璃絲I堆疊的方式不限，可以是螺旋形堆疊，可以是直線形堆疊等等，只要能夠形成多孔的骨架結(jié)構(gòu)，具有連通的氣孔，滿足載體的需要即可，所得到的其中一個(gè)實(shí)施例的玻璃載體的結(jié)構(gòu)如圖2所示，載體是由毫米級的玻璃絲I堆疊而成的，載體上具有連通的氣孔2。
[0021]進(jìn)一步地，為了改善光催化材料和玻璃載體之間的附著力，還可以增加對玻璃載體進(jìn)行羥基化處理的步驟。即一種蜂窩玻璃載體的制備方法，包括以下步驟:
恪融玻璃；
將玻璃液通過噴嘴3流出，得到半熔融態(tài)的玻璃絲I ;
將半熔融態(tài)的玻璃絲I按照一定結(jié)構(gòu)進(jìn)行層層堆疊，利用自身的粘附性進(jìn)行粘結(jié)，得到多孔的蜂窩狀玻璃載體。
[0022]對蜂窩狀的玻璃載體進(jìn)行羥基化處理；
對羥基化處理后的玻璃載體浸涂含有納米光觸媒材料的溶液。
[0023]通過羥基化處理，可以增加玻璃表面的羥基含量，從而利用玻璃表面的羥基和納米光觸媒材料表面的羥基通過氫鍵結(jié)合，提高玻璃載體與納米光觸媒材料之間的附著力。羥基化處理可以通過采用酸、雙氧水浸泡等進(jìn)行羥基化處理，也可以通過等離子處理等。
[0024]優(yōu)選地，所述溶液中含有納米二氧化鈦溶膠。
[0025]進(jìn)一步地，為了增強(qiáng)載體的強(qiáng)度，還可以對蜂窩狀玻璃載體進(jìn)行強(qiáng)化處理。即在羥基化處理之前對玻璃載體進(jìn)行強(qiáng)化處理，或者在羥基化的同時(shí)對玻璃基材進(jìn)行強(qiáng)化處理。優(yōu)選地，采用離子交換法或熱、冷交換法進(jìn)行強(qiáng)化處理。
[0026]下面結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明的方案。
[0027]實(shí)施例1
采用如圖1所示的裝置，熔融堆疊出一種如圖2所示的蜂窩玻璃光觸媒載體，載體是由直徑=Imm玻璃絲I堆疊而成的，載體上具有連通的氣孔2，氣孔直徑為1mm，載體尺寸
0.5*0.5*0.5m ；
然后對載體進(jìn)行氧氣等離子體處理，增加表面羥基；
再浸涂濃度為0.1%的納米二氧化鈦溶膠，干燥；得到用于實(shí)驗(yàn)的蜂窩玻璃光觸媒載體。
[0028]對比例I
制造同樣尺寸、孔隙率的不銹鋼光催化網(wǎng)疊加體；同樣浸涂濃度為0.1%的納米二氧化鈦溶膠。
[0029]對比例2
同樣尺寸0.5*0.5*0.5m玻璃纖維光催化網(wǎng)疊加體；浸涂濃度為0.1%的納米二氧化鈦溶膠。
[0030]將實(shí)施例1和對比例I和2中的載體均置于相同的條件下，進(jìn)行光催化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，實(shí)驗(yàn)條件如下:
在載體體的6個(gè)方向同時(shí)供給UV光源；
環(huán)境甲苯初始濃度5mg/m3 ；
環(huán)境濕度大于30%。；
試驗(yàn)結(jié)果:
實(shí)施例1:
5分鐘環(huán)境甲苯濃度下降30%
0.5小時(shí)環(huán)境甲苯濃度下降90% 對比例1:
5分鐘環(huán)境甲苯濃度下降10%
0.5小時(shí)環(huán)境甲苯濃度下降30%
1.0小時(shí)環(huán)境甲苯濃度下降50%
1.5小時(shí)環(huán)境甲苯濃度下降70%
2.0小時(shí)環(huán)境甲苯濃度下降85%
3.0小時(shí)環(huán)境甲苯濃度下降90%
對比例2
5分鐘環(huán)境甲苯濃度下降10%
0.5小時(shí)環(huán)境甲苯濃度下降35%
1.0小時(shí)環(huán)境甲苯濃度下降60%
1.5小時(shí)環(huán)境甲苯濃度下降80%
2.0小時(shí)環(huán)境甲苯濃度下降90%
根據(jù)以上結(jié)果可以看出，本發(fā)明的蜂窩玻璃陶瓷載體具有更好地催化效果。
[0031]以上對本發(fā)明的較佳實(shí)施方式進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種蜂窩玻璃光觸媒載體的制備方法，其特征在于:包括以下步驟， 恪融玻璃； 將玻璃液通過噴嘴流出，得到半熔融態(tài)的玻璃絲； 將半熔融態(tài)的玻璃絲按照一定結(jié)構(gòu)進(jìn)行層層堆疊，利用自身的粘附性進(jìn)行粘結(jié)，得到多孔的蜂窩狀玻璃載體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括: 對得到的蜂窩狀的玻璃載體進(jìn)行羥基化處理； 對羥基化處理后的玻璃載體浸涂含有納米光觸媒材料的溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述溶液中含有納米二氧化鈦溶膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，還包括: 對蜂窩狀玻璃載體進(jìn)行強(qiáng)化處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述強(qiáng)化處理是采用離子交換法或熱、冷交換法。
6.一種蜂窩玻璃光觸媒載體，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法制備。
【文檔編號】B01J32/00GK104492500SQ201410756877
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】朱成祥 申請人:佛山市三水浩迪亞金屬材料有限公司