一種具有光催化性能的調(diào)溫調(diào)濕復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于功能材料和建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種具有光催化性能的調(diào)溫 調(diào)濕復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 室內(nèi)環(huán)境作為人生80%時(shí)間活動(dòng)的空間，其舒適度至關(guān)重要，一個(gè)舒適度高的室 內(nèi)環(huán)境可W使人精神愉快、精力充沛，激發(fā)創(chuàng)造能力，提高工作效率。因此，長(zhǎng)期W來(lái)為了滿(mǎn) 足人們對(duì)室內(nèi)環(huán)境舒適度的要求，采用了大量裝飾材料和多種主動(dòng)方式，如：人造板營(yíng)造優(yōu) 美的室內(nèi)空間、供暖和制冷設(shè)備調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、加濕器控制室內(nèi)濕度等。然而依賴(lài)人工制 熱、制冷及加濕等設(shè)備雖可提供較為舒適的室內(nèi)環(huán)境，但需要消耗大量的能源，而且設(shè)備在 使用過(guò)程中需要對(duì)室內(nèi)環(huán)境的自然通風(fēng)條件進(jìn)行限制，易引起"室內(nèi)綜合癥"病害；此外設(shè) 備運(yùn)行期內(nèi)難W對(duì)其管道進(jìn)行有效的清潔，長(zhǎng)期使用后容易造成微生物滋生，導(dǎo)致室內(nèi)環(huán) 境二次污染的問(wèn)題。
[0003] 目前，圍繞室內(nèi)環(huán)境安全性、舒適度與建筑節(jié)能協(xié)同理論的研究已陸續(xù)展開(kāi)并得 到高度重視，其中建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料（具有"被動(dòng)調(diào)節(jié)能力"）和N型半導(dǎo)體材料（具有"低 溫深度氧化能力"）引起了建筑、材料、環(huán)境和安全領(lǐng)域的興趣，尤其是激發(fā)了對(duì)新型功能材 料的探索，W滿(mǎn)足人們對(duì)建筑居住環(huán)境的要求。利用材料的"被動(dòng)調(diào)節(jié)能力"或"低溫深度 氧化能力"而開(kāi)發(fā)的具有節(jié)能、環(huán)保性能的建筑材料有多種，將其應(yīng)用于建筑物內(nèi)表面可較 好地發(fā)揮調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度、凈化空氣的效果，為室內(nèi)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(shí)降低建筑能耗、提高室內(nèi)環(huán)境舒適度及改善室內(nèi)空氣品質(zhì)提供一定 的技術(shù)支持和理論依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種具有光催化性能的調(diào)溫調(diào)濕復(fù)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(diào)溫調(diào)濕材料，然后將Si化基棟桐醇-棟桐酸-月桂酸微膠囊調(diào)溫調(diào)濕材料與 化-Ce/Ti化進(jìn)行復(fù)合，W期得到生產(chǎn)成本低廉，在可見(jiàn)光源下光催化降解甲醒氣體和調(diào)節(jié) 室內(nèi)溫濕度的復(fù)合材料。
[0005] 為了解決W上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)W下技術(shù)方案予W實(shí)現(xiàn)的。
[0006] 本發(fā)明提供了一種具有光催化性能的調(diào)溫調(diào)濕復(fù)合材料，該復(fù)合材料按質(zhì)量百分 比配方如下：
[0007] Si〇2前驅(qū)物 撕--撕 分散劑 15~35 溶劑 10~細(xì) 化變材料 5~25 光化化材料 10~20
[0008] 所述Si化前驅(qū)物為正娃酸乙醋；所述分散劑為無(wú)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(fā)明同時(shí)提供了一種上述具有光催化性能的調(diào)溫調(diào)濕復(fù)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(zhì)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(diào)溫調(diào)濕材料的制備：按照權(quán)利要求1 所述的配方配比，將正娃酸乙醋、無(wú)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(diào)整混合液的抑值為2~6,繼續(xù)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(diào)溫調(diào)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(wú)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(nèi)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(shí) 驗(yàn)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?jǐn)?shù)為1%~5%，化與Ce摩爾比3~ 1:1 ~3。
[0013] (4)具有光催化性能的調(diào)溫調(diào)濕復(fù)合材料的制備：按照權(quán)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(diào)溫調(diào)濕材料的溶膠，其加入時(shí)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(diào)溫調(diào)濕復(fù)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(biāo)產(chǎn)物：具有光催化性能的調(diào)溫調(diào)濕復(fù)合材料。
[0014] 本發(fā)明的科學(xué)原理：
[0015] (1)棟桐醇-棟桐酸-月桂酸相變材料是利用物質(zhì)發(fā)生相變時(shí)需要吸收（或放出） 大量熱量的性質(zhì)來(lái)儲(chǔ)存或放出熱能，進(jìn)而達(dá)到調(diào)整、控制工作源或材料周?chē)h(huán)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(nèi)環(huán)境溫度波動(dòng)，提高室內(nèi) 環(huán)境熱舒適度，而且可W為低成本、高清潔的太陽(yáng)能在供暖和制冷設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)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(xié)同作用，運(yùn)種協(xié)同作用使化-Ce/TiO2光催 化材料光催化活性大幅提高。同時(shí)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(fù)合煙滅，從而提高對(duì)可見(jiàn)光源的響應(yīng)。
[0017] (3)Si〇2基體材料是一方面利用其具有的Ξ維空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，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(duì)空氣中 的水分進(jìn)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(wú)機(jī)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(fù)合，在材料界面通過(guò)熱 濕禪合機(jī)理，實(shí)現(xiàn)傳熱時(shí)傳質(zhì)、傳質(zhì)時(shí)傳熱，從而提高了產(chǎn)品的綜合調(diào)溫調(diào)濕性能。Si〇2與 化-Ce/Ti〇2復(fù)合，一方面利用化-Ce/Ti〇2光催化甲醒氣體生產(chǎn)H20,可W進(jìn)一步增強(qiáng)產(chǎn)品的 調(diào)濕性能；另一方面利用Si〇2的吸濕性能，促進(jìn)化-Ce/TiO2光催化甲醒氣體的反應(yīng)向正方 向進(jìn)行，可W大幅提高光催化效果。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0020] 1、本發(fā)明利用低廉的Si化作為基體材料，可W發(fā)揮無(wú)機(jī)材料之間的相容性和Ξ維 空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，與適宜建筑相變溫度的有機(jī)酸W及光催化材料復(fù)合，不僅實(shí)現(xiàn)了調(diào)溫 性能、調(diào)濕性能和光催化性能的統(tǒng)一，而且彌補(bǔ)了現(xiàn)有產(chǎn)品功能單一不能真正實(shí)現(xiàn)提高室 內(nèi)環(huán)境舒適度和改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的不足，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；
[0021] 2、本發(fā)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(diào)溫調(diào)濕材料，不僅分別實(shí)現(xiàn)了棟桐醇-棟桐酸-月桂酸的調(diào) 溫性能和Si〇2的調(diào)濕性能，而且在材料界面實(shí)現(xiàn)了熱濕禪合，進(jìn)一步提高了綜合調(diào)溫調(diào)濕 性能。同時(shí)Si〇2與化-Ce/Tio2復(fù)合，利用化-Ce/TiO2光催化甲醒氣體生產(chǎn)H20和Si〇2的 吸濕性能，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)調(diào)濕性能和促進(jìn)光催化反應(yīng)的目的，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)品調(diào)濕性能和 光催化性能。
[0022] 3、本發(fā)明符合國(guó)家綠色生態(tài)建筑材料的政策要求，有效地提高了室內(nèi)環(huán)境舒適度 及改了善室內(nèi)空氣品質(zhì)，減少了供暖和制冷設(shè)備、加濕器和空氣凈化設(shè)備的使用，降低了建 筑能耗，開(kāi)拓了新型功能材料的途徑。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為町C-1型環(huán)境測(cè)試艙模擬可見(jiàn)光源下室內(nèi)環(huán)境示意圖。
[0024] 圖中：1、溫濕度傳感器；2、采樣口；3、風(fēng)扇；4、可見(jiàn)光源；a、甲醒氣體；b、具有光 催化性能的調(diào)溫調(diào)濕復(fù)合材料。
【具體實(shí)施方式】
[00巧]w下結(jié)合具體實(shí)施例詳述本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于下述實(shí)施例。
[00%] -、本發(fā)明具有光催化性能的調(diào)溫調(diào)濕復(fù)合材料的制備 陽(yáng)〇27] 實(shí)施例1
[0028] W制備本發(fā)明產(chǎn)品lOOg為例所用的組分及其質(zhì)量配比為：
[0029] Si〇2前驅(qū)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