一种新型多功能薄膜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于红外屏蔽及光催化材料技术领域，涉及一种多功能薄膜，特别涉及一种在太阳光照下具有较强的光催化作用，能够隔绝对人有害的紫外光，同时可以阻隔红外线传递而起到隔热作用的薄膜。
【背景技术】
[0002]随着科技水平的提升以及人类发展水平的进步，环境污染问题愈发严重，有毒难降解，污染物愈加广泛的存在于空气中，对生物安全和生态系统危害巨大，制约了社会的进步。专利《一种二氧化钛光催化薄膜及其制备方法K专利号ZL201210345513.7，公告号〇~1028644818，公告日2015.04.15)公开了一种兼具高透光性和高光催化反应速率常数的二氧化钛光催化薄膜，满足自清洁玻璃、空气和废水净化等光催化材料的需求。但该薄膜的制备工艺较为复杂，且薄膜只具有单一的光催化效果，效率不高，影响了其可用范围。
[0003]随着环境问题的进一步突出，空气臭氧层的破坏也不断加剧，由于紫外线过度照射导致的皮肤病人数逐年上升，因此紫外线的防治刻不容缓。专利《一种防紫外线的高强度夹层玻璃》(专利号21^201320254434.5，公告号0吧033055971]，公告日2013.11.27)公开了一种高强度且防紫外线的夹层玻璃，通过三层玻璃结构增强其抗风、防紫外线、隔音、抗撞击、保温等功能，但是其各项功能均是由不同膜层粘结起来单独体现的，其中防紫外线、保温等效果不太明显，效率不高，同时制备工艺复杂，提升了制备成本，大大限制了其使用范围。
[0004]除了环境污染，能源危机也是全球正着力解决的问题之一，研究表明，空调以及其他取暖、制冷设备的用电量占日常生活用电量的40%以上，电力过度使用造成了比较严重的能源紧缺现象。而造成夏天室内温度高、冬天室内温度低的直接原因是热量以红外线的形式传递，因此阻隔红外线传递是一种缓解能源危机的有效途径。专利《还原态铵钨青铜纳米粒子的制备方法》(专利号21^201310490453.2，公告号0附034967448，公告日2015.04.15)公开了一种还原态铵钨青铜纳米粒子的制备方法，在溶剂热条件下制备的铵钨青铜样品具有较强的近红外线吸收能力，含有纳米粒子的薄膜可以有效的屏蔽掉780?2500nm的近红外线并且保持对可见光的较高透过率。但是实验中用到的WCl6粉末等材料成本较高，而且容易产生对环境有害的HCl，同时只具有单一的红外屏蔽效果，因此也在一定程度上限制了其应用范围。
[0005]在潮湿天气或者室内外温差较大的情况下，汽车、建筑物玻璃表面的湿气很容易凝结成微小水滴，轻则给人们的生活带来不便，重则危及人的生命安全。专利《汽车玻璃防雾护理喷雾剂及其制备方法》(专利号ZL201310610013.6，公告号CN103740332B，公告日2015.08.19)公开了一种玻璃防雾护理喷雾剂，所用各组分对人体无毒副作用，不仅可有效去除车窗玻璃上的雾气还可防止水汽在玻璃上凝结形成雾层。但是其防雾时间较短，而且需要重复喷涂，在玻璃上的附着力有待考证，并且单一的防雾效果限制了其大范围应用。
[0006]基于以上几点，可以看出单独具有光催化降解能力、隔绝紫外线、屏蔽红外线或防雾性能的薄膜已经被制备出来，但是单一的性能性很大程度上限制了其应用范围。因此，寻找一种既能够达到光催化降解污染物的效果，又能阻隔热源红外线以及对人有害的紫外线，同时又不影响玻璃透光性的多功能防雾薄膜，使各种性能产生良好的协同作用，以期达到有效缓解当前环境污染以及能源紧缺等问题，并拓宽其利用范围是非常必要而且有意义的。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种多功能薄膜，具有良好隔热性能，同时兼具光催化活性、阻挡紫外线以及高可见光透过率和防雾能力。
[0008]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:一种新型多功能薄膜，按以下步骤制得:
步骤1:分别取0.02?0.08mol钨酸钠、0.04?0.16 mo I硫酸钾和40?60mL去离子水，混合，磁力搅拌，充分混合，得到澄清透明的液体A;配制摩尔体积浓度为2?5mol/L的HCl水溶液，得到无色透明的液体B;在搅拌条件下将液体B逐滴加入液体A中，当液体A的pH值变为I?3时，停止滴加液体B，继续搅拌2?4h，得混合液体;将混合液体在170?220 °C的温度下，水热反应10?30h后;沉淀物洗涤、干燥，得钨青铜钾前驱体粉末;将I?3g该钨青铜钾前驱体粉末，以2?5°C/min的升温速率升温至400?600°C，保温0.5?4h，升温及保温期间持续通入氢气和氮气的混合气体，其中，氢气的体积为该混合气体总体积的5?15 %，得到钨青铜钾粉末；
步骤2:将0.1?1.5g钨青铜钾粉末加入30?50mL去离子水中，再加入0.05?0.15g氟化氢铵，超声分散后搅拌，得悬浊液C;按体积比1:3?7，分别取钛酸丁酯和乙醇，混合得到溶液D ；在搅拌的条件下，将溶液D全部滴入悬浊液C中，滴速为每分钟10?30滴，再持续搅拌5?Sh后，进行水热反应;洗涤干燥沉淀物，得钨青铜钾\氟表面修饰二氧化钛纳米复合颗粒；
步骤3:用1.0?2.0g火棉胶和I.2?2.5g乙醇配制成混合液，加入0.I?0.4g妈青铜钾\氟表面修饰二氧化钛纳米复合颗粒，搅拌12?48h，得到均匀混合液E;将均匀混合液E涂覆于玻璃表面;干燥后，即得钨青铜钾\氟表面修饰二氧化钛多功能薄膜。
[0009]本发明制备方法采用两步水热方法制备钨青铜钾\氟表面修饰二氧化钛纳米复合颗粒，然后在石英玻璃表面均匀涂覆该复合颗粒制成钨青铜钾\氟表面修饰二氧化钛多功能薄膜。操作简单、成本低廉，环保节能、灵活方便，对设备的要求较低。
【附图说明】
[0010]图1是实施例1制得的钨青铜钾\氟表面修饰二氧化钛纳米复合颗粒的X射线衍射谱图。
[0011]图2是实施例1制得的钨青铜钾\氟表面修饰二氧化钛复合薄膜的扫描电子显微镜照片和X射线光电子能谱全谱图。
[0012]图3是对比例I制得的钨青铜钾复合薄膜的扫描电子显微镜照片和X射线光电子能谱全谱图。
[0013]图4是对比例2制得的氟表面修饰二氧化钛薄膜的扫描电子显微镜照片和X射线光电子能谱全谱图。
[0014]图5是实施例1制得的薄膜、对比例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拟太阳光照射下的光催化降解效果图。
[0015]图6是用实施例1、对比例2及空白例I中的覆膜玻璃片分别进行隔热实验时，温度随光照时间的变化曲线图(初始温度均为25 °C )。
[0016]图7是用实施例1、对比例2及空白例I中的覆膜玻璃片分别进行隔热效果实验时，盒内温度随冷却时间的变化曲线图(初始温度均为40 0C )。
[0017]图8是实施例1制得的多功能薄膜的亲水性测试结果图。
[0018]图9是对比例I制得的薄膜的亲水性测试结果图。
[0019]图10是对比例2制得的薄膜的亲水性测试结果图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0021 ]本发明多功能薄膜这样制得:首先，通过水热法制备钨青铜钾前驱体粉末;接着，在高温炉中烧结得到钨青铜钾粉末;然后，利用水热法制备钨青铜钾\氟表面修饰二氧化钛纳米复合颗粒(其中的“\”表示“和”)；最后，通过旋涂法将预先制得的钨青铜钾\氟表面修饰二氧化钛纳米复合颗粒分散液均匀涂覆于玻璃表面;烘箱中干燥以去除分散溶剂，在玻璃表面得到分布均匀、致密的钨青铜钾\氟表面修饰二氧化钛多功能薄膜。该多功能薄膜具体按以下步骤进行制备:
步骤1:制备钨青铜钾前驱体粉末
分别取 0.02?0.08mol 妈酸钠(Na2WO4)、0.04?0.16 mo I 硫酸钾(K2SO4)和 40 ?60mL去离子水，混合，磁力搅拌60?90 min，充分混合，得到澄清透明的液体A;配制摩尔体积浓度为2?5mol/L的HCl水溶液，得到无色透明的液体B;在搅拌条件下将液体B逐滴加入液体A中，用pH计监控液体A的pH值，当液体A的pH值变为I?3时，停止滴加液体B，继续搅拌2?4h，得混合液体;将混合液体转入水热釜中，在170?220°C的温度下，水热反应10?30h后;将沉淀物依次用去离子水和乙醇分别离心洗涤后，干燥，得钨青铜钾前驱体粉末;取I?3g该钨青铜钾前驱体粉末置于坩祸中，以2?5°C/min的升温速率升温至400?600