一種具有調(diào)溫調(diào)濕性能的光催化復(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，具體涉及一種具有調(diào)溫調(diào)濕性能的光 催化復(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，長(zhǎng)期以來(lái)為了滿足 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)難以對(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，以滿足人們對(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。以期為切實(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] 為了實(shí)現(xiàn)具有調(diào)溫調(diào)濕性能的光催化復(fù)合材料，本發(fā)明首先以雙稀土金屬（Eu、 Ce)對(duì)Ti02進(jìn)行摻雜改性，形成Eu-Ce/TiO2，然后利用Eu-Ce/TiOj^三維空間結(jié)構(gòu)與棕櫚 醇-棕櫚酸-月桂酸進(jìn)行復(fù)合，以期得到生產(chǎn)成本低廉，在可見(jiàn)光源下光催化降解甲醛氣體 和調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度的復(fù)合材料。
[0005] 為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
[0006] 本發(fā)明提供了一種具有調(diào)溫調(diào)濕性能的光催化復(fù)合材料，該復(fù)合材料按質(zhì)量百分 比配方如下：
[0007] 相變材料 10. 0 % ~30. 0 %
[0008] 光催化材料70. 0 %~90. 0 %
[0009] 所述相變材料為棕櫚醇、棕櫚酸和月桂酸的混合物，其相變溫度為21. 0°C~ 30. 0°C;所述光催化材料為Eu-Ce/Ti02，其粒徑為180nm~220nm。
[0010] 本發(fā)明同時(shí)提供了一種上述具有調(diào)溫調(diào)濕性能的光催化復(fù)合材料的制備方法，包 括如下步驟：
[0011] (1)棕櫚醇-棕櫚酸-月桂酸相變材料的制備：將棕櫚醇、棕櫚酸和月桂酸的混 合物放入容器中，用恒溫磁力攪拌器在2000r/min、65°C水浴條件下將混合物溶解并且攪拌 4h后得到棕櫚醇-棕櫚酸-月桂酸相變材料。所述棕櫚醇-棕櫚酸-月桂酸相變材料中棕 櫚醇、棕櫚酸和月桂酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為20~40:10~30:40~60 ;
[0012] (2)Eu-Ce/Ti02光催化材料的制備：按鈦酸四丁酯與無(wú)水乙醇體積比2 : 5配比， 用恒溫磁力攪拌器在1200r/min條件下攪拌30min后得到均勻透明溶液，再將溶有硝酸銪 和硝酸鈰的稀鹽酸溶液于2000r/min攪拌下緩慢加入上述溶液，利用稀鹽酸或稀氨水調(diào)整 混合液的pH值為4~8,在2000r/min攪拌45min后得到液體溶膠，并在室內(nèi)陳化形成干凝 膠，抽濾、洗滌后烘干，然后將干凝膠放入中溫實(shí)驗(yàn)爐中以2°C/min升到400°C~600°C，恒 溫2h，自然冷卻至室溫，得到Eu-Ce/Ti02光催化材料，所述Eu-Ce/TiO2光催化材料中Eu-Ce 總摩爾百分?jǐn)?shù)為1%~5%，Eu與Ce摩爾比3~1 :1~3。
[0013] (3)具有調(diào)溫調(diào)濕性能的光催化復(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（1)制備的棕櫚醇-棕櫚酸-月桂酸相變材料加入到步驟（2)制備的Eu-Ce/Ti02 光催化材料中形成混合物。將混合物在2000r/min、65°C水浴條件下攪拌30min后放入真空 度為〇. 5標(biāo)準(zhǔn)大氣壓~0. 9標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、溫度為80°C的真空干燥箱干燥進(jìn)行干燥4h，然后 在環(huán)境下自然冷卻，如此循環(huán)2次以上，確保Eu-Ce/Ti02光催化材料充分吸收棕櫚醇-棕 櫚酸-月桂酸相變材料。最后利用無(wú)水乙醇洗滌Eu-Ce/Ti02光催化材料表面殘留的棕櫚 醇-棕櫚酸-月桂酸相變材料，得到具有調(diào)溫調(diào)濕性能的光催化復(fù)合材料。
[0014] 本發(fā)明的科學(xué)原理：
[0015] (1)棕櫚醇-棕櫚酸-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。不但可以有效減少電力、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，而且可以為低成本、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)Eu_Ce/Ti02光催化材料是利用Eu離子和Ce離子摻雜有效地抑制TiO2相變， 即在Ti02體系中Eu離子和Ce離子具有一定的協(xié)同作用，這種協(xié)同作用使Eu-Ce/TiO2光催 化材料光催化活性大幅提高。同時(shí)Eu離子和Ce離子摻雜Ti02能提高捕獲光生電子或空 穴作用，抑制了二者的復(fù)合湮滅，從而提高對(duì)可見(jiàn)光源的響應(yīng)。
[0017] (3)具有調(diào)溫調(diào)濕性能的光催化復(fù)合材料是利用Eu-Ce/Ti02光催化材料表面的大 量微孔，其中棕櫚醇-棕櫚酸-月桂酸相變材料在表面張力和毛細(xì)管的作用下包裹于較大 孔徑的微孔中，空氣中的水分利用物理吸附在較小孔徑的微孔中對(duì)進(jìn)行吸（放）濕。從而 實(shí)現(xiàn)了調(diào)溫性能、調(diào)濕性能和光催化性能的完美統(tǒng)一。
[0018] (4)棕櫚醇-棕櫚酸-月桂酸相變材料與Eu-Ce/Ti02復(fù)合，一方面利用材料界面 熱濕耦合機(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；另一 方面利用Eu-Ce/Ti02光催化甲醛氣體生產(chǎn)H20和吸濕性能，可以進(jìn)一步增強(qiáng)產(chǎn)品的調(diào)濕性 能，促進(jìn)光催化甲醛氣體的反應(yīng)向正方向進(jìn)行，大幅提高光催化效果。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0020] 1、本發(fā)明利用Eu-Ce/Ti02光催化材料作為基體材料，既發(fā)揮了Eu-Ce改性1102的 光催化性能，又發(fā)揮了多孔無(wú)機(jī)材料的調(diào)濕性能，還利用無(wú)機(jī)材料的三維空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)特， 與適宜建筑相變溫度的有機(jī)酸復(fù)合，實(shí)現(xiàn)了調(diào)溫性能。使調(diào)溫性能、調(diào)濕性能和光催化性能 的統(tǒng)一，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，提高了產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0021] 2、本發(fā)明將棕櫚醇-棕櫚酸-月桂酸相變材料與Eu-Ce/Ti02復(fù)合，不僅分別實(shí)現(xiàn) 了棕櫚醇-棕櫚酸-月桂酸的調(diào)溫性能和Eu-Ce/Ti02的調(diào)濕性能、光催化性能；而且在材 料界面實(shí)現(xiàn)了熱濕耦合，進(jìn)一步提高了綜合調(diào)溫調(diào)濕性能。同時(shí)利用Eu-Ce/Ti02*催化甲 醛氣體生產(chǎn)H20和吸濕性能，實(shí)現(xiàn)調(diào)濕性能增強(qiáng)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HJC-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、甲醛氣體；b、具有調(diào) 溫調(diào)濕性能的光催化復(fù)合材料。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下結(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。
[0026] -、本發(fā)明具有調(diào)溫調(diào)濕性能的光催化復(fù)合材料的制備 [00 27] 實(shí)施例1
[0028] 以制備本發(fā)明產(chǎn)品100g為例所用的組分及其質(zhì)量配比為：
[0029]