【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于海洋防生物污損涂料領域，具體涉及一種綠色海洋自清潔防污涂料及制備方法。
技術介紹
1、當一個物體浸入海水后，其表面會立即發生物理變化，表面吸附一層由有機分子組成的條件膜，這些有機分子包括蛋白質、多糖、脂類等，它們會迅速吸附在物體表面，為后續生物的附著提供條件；在條件膜形成后，微生物（如細菌、真菌、藻類）開始附著在物體表面生長繁殖，形成微生物生物膜（biofilm）。這些生物膜可以進一步吸引其它更大的污損生物附著；隨著時間的推移，更大的生物體如藻類、海草、海綿等污損生物會附著在其表面，增加污損層的厚度。這些生物不僅通過附著增加物體重量，還可能通過自身分泌的物質對物體表面產生影響，進一步加劇污損；最終一些大型海洋污損生物如藤壺、貽貝等會吸附在物體表面，若在人工海洋設施表面附著，會加大船舶航行阻力，增加燃油消耗，影響水下傳感器等檢測設備的使用性能及使用壽命。
2、海洋防污涂料是一種專門設計用于減少或防止海洋生物在水下傳感器、船舶、海洋平臺、海底管道等人工設施表面附著的涂層材料。它通過物理、化學或生物手段阻止生物污損，從而保護設備的性能，延長使用壽命。
3、目前的海洋防污涂料雖然在一定程度上，一定時間內有效減少了生物附著，但仍存在諸多缺點。部分防污較好的涂料往往含有有毒化學物質，因其環境破壞性限制了其使用。此外，涂料成本高、有效期有限，且在某些特殊環境中效果不佳。隨著時間推移，涂層可能劣化、失效，增加維護難度和成本。
4、目前自修復涂料可利用tio2通過光的驅動產生具有氧化還原能力的空穴
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術提供一種綠色海洋自清潔防污涂料及其制備方法。
2、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為：
3、一種光催化劑，光催化劑為znxfeytizcanboc，其晶型為銳鈦礦，晶格間距為3.63??。
4、所述光催化劑各元素含量按質量百分比分別為x：2-5wt%、y：1-4wt%、z：25-30wt%、a：2-5?wt%、b：5-8?wt%、c：55-60wt%。
5、所述光催化劑的制備方法，將鈦酸四丁酯緩慢倒入無水乙醇中，攪拌得到溶液a；
6、將無水乙醇，乙酰丙酮以及水按照一定比例混合，劇烈攪拌得到溶液b；
7、將六水氯化鐵、尿素、無水氯化鋅依次加入至上述溶液b中混合均勻，混勻后向其中滴加溶液a，滴完后將溶液在水浴鍋中加熱得到黃色凝膠c；
8、將黃色凝膠c烘干得到淡黃色晶體d，研磨，得到淡黃色粉末；煅燒得到淡黃色粉末，即為光催化劑znxfeytizcanboc。
9、zn（2-5）fe（1-4）ti（25-30）c（2-5）n（5-8）o（55-60）光催化劑的制備，所述溶液a倒入溶液b的過程滴速控制在3-5?ml/min；水浴鍋的溫度為50-60?℃、水浴時間為1-2?h；形成黃色凝膠c后陳化2-5天；所用烘箱溫度為100-120?℃，加熱時間為20-24?h；馬弗爐煅燒溫度500-600℃、煅燒時間為2-3?h。
10、無水乙醇，乙酰丙酮以及水按體積比為60-70：1-2：15-20混合。
11、六水氯化鐵、尿素、無水氯化鋅與溶液b中水的體積比為23-25：5-6：29-30：10-15。
12、一種光催化劑在制備綠色海洋自清潔防污涂料中的應用。
13、一種綠色海洋自清潔防污涂料，涂料中含所述光催化劑，其添加量占涂料質量的1.0-1.5wt%。
14、所述的綠色海洋自清潔防污涂料按重量百分比水性樹脂含量為95.0-97.0wt%、分散劑含量為0.8-1.0wt%、流平劑含量為0.8-1.0wt%、消泡劑含量為0.8-1.0wt%、光催化劑含量為1.0-1.5wt%，余量為水。
15、所述水性樹脂ph值為7.0±0.5，黏度為100.0-1000.0?cps。
16、一種綠色海洋自清潔防污涂料在作為海洋防污設備防污涂層中的應用。
17、進一步的，綠色海洋自清潔防污涂料在太陽光下可將附著在涂料表面的有機物分解為二氧化碳和水，去除附著在涂料表面的微生物，具有免維護自清潔的功能。
18、本專利技術的優點在于：
19、1.本專利技術利用過渡金屬fe和zn元素、非金屬n和c元素的摻入改變了二氧化鈦的化學性質，使其在太陽光的照射下能夠分解有機物，去除附著在表面的微生物，不僅解決了重金屬污染海洋環境的問題，更進一步增加了防污涂料的自清潔能力（提高tio2的光響應范圍、減緩電子-空穴符合速率）。改性后的光催化劑zn（2-5）fe（1-4）ti（25-30）c（2-5）n（5-8）o（55-60）能夠將附著在物體表面的有機物和細菌分解為無毒的二氧化碳和水，并在水流的沖刷下去除，實現物體表面自清潔。并且其與水性樹脂混合，因其含有羧基、羥基等基團，適宜條件下可引入其它反應基團，使樹脂產生交聯，固化成膜。進而，本專利技術以水性樹脂為主要成膜物質，以znxfeytizcanboc為防污劑制備自清潔涂料，對設備進行表面涂覆，進而獲得基于可見光/太陽光驅動催化、免維護自清潔的涂層，用于水體設備防海洋生物污損。
20、2.本專利技術合成的催化劑極大地降低了電子空穴的復合速率，顯著提升了防污涂料光催化降解有機物、去除微生物附著的能力，并且合成材料簡單，廉價，合成工藝簡單，有效降低了涂料的生產成本，減少了生產步驟，所獲涂料采用無毒或低毒的材料配方，相比傳統含毒防污涂料，減少了對海洋環境的污染，符合環保要求。
21、3.本專利技術復合涂料可以應用于多種海洋設施，包括水下傳感器、船舶、海底管道、海洋平臺等。本專利技術可在各類水下設施的防海洋生物污損方面發揮巨大作用。
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1.一種光催化劑，其特征在于：光催化劑為ZnxFeyTizCaNbOc，其晶型為銳鈦礦，晶格間距為3.63??。
2.根據權利要求1所述的光催化劑，其特征在于：所述光催化劑中各元素含量按質量百分比分別計，x：2-5wt%、y：1-4wt%、z：25-30wt%、a：2-5wt%、b：5-8wt%、c：55-60wt%。
3.一種權利要求1所述的光催化劑的制備方法，其特征在于：將鈦酸四丁酯緩慢倒入無水乙醇中，攪拌得到溶液A；將無水乙醇，乙酰丙酮以及水按照一定比例混合，劇烈攪拌得到溶液B；將六水氯化鐵、尿素、無水氯化鋅依次加入至上述溶液B中混合均勻，混勻后向其中滴加溶液A，滴完后將溶液在水浴鍋中加熱得到黃色凝膠C；將黃色凝膠C烘干得到淡黃色晶體D，研磨，得到淡黃色粉末；煅燒得到淡黃色粉末，即為光催化劑ZnxFeyTizCaNbOc。
4.根據權利要求3所述光催化劑的制備方法，其特征在于：溶液A倒入溶液B的過程滴速控制在3-5?ml/min；水浴鍋的溫度為50-60?℃、水浴時間為1-2?h；形成黃色凝膠C后陳化2-5天；烘干溫度為100-120?℃
5.根據權利要求3所述光催化劑的制備方法，其特征在于：所述無水乙醇，乙酰丙酮以及水按體積比為60-70：1-2：15-20混合；
6.一種權利要求1所述光催化劑的應用，其特征在于：所述光催化劑在制備綠色海洋自清潔防污涂料中的應用。
7.一種綠色海洋自清潔防污涂料，其特征在于：涂料中含權利要求1所述光催化劑，其添加量占涂料質量的1-1.5wt%。
8.根據權利要求7所述的綠色海洋自清潔防污涂料，其特征在于：所述涂料按重量百分比水性樹脂含量為95.0-97.0wt%、分散劑含量為0.8-1.0wt%、流平劑含量為0.8-1.0wt%、消泡劑含量為0.8-1.0wt%、光催化劑含量為1.0-1.5wt%，余量為水。
9.根據權利要求8所述的綠色海洋自清潔防污涂料，其特征在于：所述水性樹脂pH值為7.0±0.5，黏度為100.0-1000.0?cps。
10.一種權利要求7所述綠色海洋自清潔防污涂料在作為海洋防污設備防污涂層中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種光催化劑，其特征在于：光催化劑為znxfeytizcanboc，其晶型為銳鈦礦，晶格間距為3.63??。
2.根據權利要求1所述的光催化劑，其特征在于：所述光催化劑中各元素含量按質量百分比分別計，x：2-5wt%、y：1-4wt%、z：25-30wt%、a：2-5wt%、b：5-8wt%、c：55-60wt%。
3.一種權利要求1所述的光催化劑的制備方法，其特征在于：將鈦酸四丁酯緩慢倒入無水乙醇中，攪拌得到溶液a；將無水乙醇，乙酰丙酮以及水按照一定比例混合，劇烈攪拌得到溶液b；將六水氯化鐵、尿素、無水氯化鋅依次加入至上述溶液b中混合均勻，混勻后向其中滴加溶液a，滴完后將溶液在水浴鍋中加熱得到黃色凝膠c；將黃色凝膠c烘干得到淡黃色晶體d，研磨，得到淡黃色粉末；煅燒得到淡黃色粉末，即為光催化劑znxfeytizcanboc。
4.根據權利要求3所述光催化劑的制備方法，其特征在于：溶液a倒入溶液b的過程滴速控制在3-5?ml/min；水浴鍋的溫度為50-60?℃、水浴時間為1-2?h；形成黃色凝膠c后陳化2-5天；烘干溫度為100-120?...
【專利技術屬性】
技術研發人員：梁榮寧，高振輝，劉哲，吳天朋，秦偉，
申請(專利權)人：中國科學院煙臺海岸帶研究所，
類型：發明
國別省市：
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