本發(fā)明屬于混凝土，尤其涉及一種基于zno/biocl納米復(fù)合材料的壓電增強(qiáng)光催化涂層及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、作為一種重要的建筑材料，水泥基材料具有抗壓強(qiáng)度高、耐久性能好、生產(chǎn)方式便捷、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、道路、海洋工程、河道等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中。但由于復(fù)雜的服役環(huán)境，使得其表面很容易受到污染物的腐蝕，從而使水泥基的耐久性能發(fā)生劣化，進(jìn)而影響其結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性，縮短其服役壽命。將丙烯酸酯、聚氨酯、氯化橡膠和環(huán)氧樹脂等應(yīng)用于水泥基材料表面，能夠有效阻隔污染物與水泥基材料表面接觸，從而提升其結(jié)構(gòu)的防腐能力。然而，將水泥基材料表面進(jìn)行涂敷處理能夠被動地提升其防腐、疏水能力，卻不能有效地清除表面污染物。因此，如何賦予水泥基材料表面的清潔凈化效果、提升其抗腐蝕能力成為當(dāng)前建筑材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)問題。

2、將光催化劑應(yīng)用于水泥基材料，能夠賦予其降解污染物、表面自清潔等功效，降低以水泥基材料為主要材料的建筑物的腐蝕幾率，延長服役壽命，提高耐久性。目前光催化水泥基材料常用制備方法主要有直接內(nèi)摻法、骨料負(fù)載法、表面涂覆法。直接內(nèi)摻法光催化劑的用量大，且由于水泥基體的不透光性導(dǎo)致了光催化劑的浪費(fèi)、光催化效率低。骨料負(fù)載法過程復(fù)雜不易大量生產(chǎn)，且需考慮光催化劑與水泥基體的相容性。而表面涂覆法不僅能夠減少光催化劑用量，提高光催化效率，更重要的是其制備流程簡單易行。此外，表面涂覆法多采用樹脂類作為分散介質(zhì)，能夠有效提高表面疏水性能，進(jìn)一步提升其自清潔性能。因此，表面涂覆法能夠賦予水泥基材料表面清潔凈化效果，提升其抗腐蝕能力，成為當(dāng)前建筑材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。通過光催化技術(shù)高效轉(zhuǎn)化太陽能，對于緩解當(dāng)前的能源危機(jī)和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染有著巨大的潛力，然而不盡人意的轉(zhuǎn)換效率仍阻礙著其實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種基于zno/biocl納米復(fù)合材料的壓電增強(qiáng)光催化涂層。zno/biocl納米復(fù)合材料能夠利用自然界中的風(fēng)能、潮汐能、超聲波等通過外場引入的機(jī)械能增強(qiáng)其光催化降解有機(jī)污染物的能力，表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化降解性能以及循環(huán)穩(wěn)定性，在凈化水體、改善水質(zhì)等方面展現(xiàn)出優(yōu)異的應(yīng)用前景。本發(fā)明還提供了上述基于zno/biocl納米復(fù)合材料的壓電增強(qiáng)光催化涂層的制備方法，以及將其涂敷于水泥基材料表面的應(yīng)用。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種基于zno/biocl納米復(fù)合材料的壓電增強(qiáng)光催化涂層的制備方法，具體包括以下步驟：

4、步驟1：水熱法制備zno納米材料：

5、將1份質(zhì)量比為4：3的二水合乙酸鋅和檸檬酸混合均勻，加入到40～60份的去離子水中，之后逐滴加入10～15份無水乙醇，攪拌使其充分溶解；隨后，緩慢滴加4.0～6.0mol/l的氫氧化鈉溶液，將其ph值調(diào)整到10～12；最后將得到的懸浮液移至反應(yīng)釜中，在160～200℃下保溫反應(yīng)20～24h待冷卻后，離心、干燥后得到zno納米粉體。

6、步驟2：制備zno/biocl納米復(fù)合材料：

7、將獲得的zno納米粉體加入到過量的去離子水中并超聲分散20～40min，然后以zno與bicl3的摩爾比為1：(2-6)加入bicl3，攪拌1～3h，然后離心得到沉淀物，將所得沉淀物干燥后即可獲得zno/biocl納米復(fù)合材料。

8、步驟3：制備zno/biocl基涂層：

9、將獲得的zno/biocl納米復(fù)合材料加入無水乙醇中，超聲分散20～40min后向其中加入聚二甲基硅氧烷，再超聲分散20～40min，攪拌至無水乙醇揮發(fā)完全。加入固化劑并繼續(xù)攪拌直至轉(zhuǎn)子因攪拌體系粘度變大而自行停止轉(zhuǎn)動，即可得到zno/biocl基涂料，然后將所得涂料涂敷于基體材料表面形成壓電增強(qiáng)光催化涂層。

10、優(yōu)選地，步驟1和步驟2中，干燥條件均為在60～100℃下干燥8～16h。

11、優(yōu)選地，步驟1至步驟3中，攪拌均采用磁力攪拌。

12、優(yōu)選地，步驟2中攪拌的轉(zhuǎn)速為500～700rpm。

13、優(yōu)選地，步驟3中，zno/biocl納米復(fù)合材料的摻量為聚二甲基硅氧烷質(zhì)量的1～5％，所得涂料在基體材料表面的涂敷量為0.5～0.8kg/m2。

14、一種由上述方法制備得到的基于zno/biocl納米復(fù)合材料的壓電增強(qiáng)光催化涂層。

15、一種基于zno/biocl納米復(fù)合材料的壓電增強(qiáng)光催化涂層的應(yīng)用，將所得涂料涂敷于水泥基材料表面形成壓電增強(qiáng)光催化涂層。

16、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明將zno與biocl復(fù)合形成p-n結(jié)，不僅能夠降低電子-空穴對的復(fù)合幾率，并且通過引入外場機(jī)械能能夠?qū)崿F(xiàn)光催化降解能力的有效提升。將zno/biocl納米復(fù)合材料制備成涂料涂敷于水泥基材料表面形成具有自清潔性能的涂層，能夠在不改變水泥基材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的前提下提升其耐腐蝕能力、耐久性能，從而提高其使用壽命；同時(shí)，在水泥基材料所處環(huán)境中的風(fēng)能、潮汐能、超聲波等機(jī)械能的驅(qū)動下，zno/biocl納米復(fù)合材料能夠釋放電子及空穴，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，從而進(jìn)一步提升涂層的光催化降解能力，加快對周圍水體中污染物的降解，以及提高對自身表面的自清潔效果。

技術(shù)特征：

1.一種基于zno/biocl納米復(fù)合材料的壓電增強(qiáng)光催化涂層的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于zno/biocl納米復(fù)合材料的壓電增強(qiáng)光催化涂層的制備方法，其特征在于，步驟1和步驟2中，干燥條件均為在60～100℃下干燥8～16h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于zno/biocl納米復(fù)合材料的壓電增強(qiáng)光催化涂層的制備方法，其特征在于，步驟1至步驟3中，攪拌均采用磁力攪拌。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于zno/biocl納米復(fù)合材料的壓電增強(qiáng)光催化涂層的制備方法，其特征在于，步驟2中攪拌的轉(zhuǎn)速為500～700rpm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于zno/biocl納米復(fù)合材料的壓電增強(qiáng)光催化涂層的制備方法，其特征在于，步驟3中，zno/biocl納米復(fù)合材料的摻量為聚二甲基硅氧烷質(zhì)量的1～5％，所得涂料在基體材料表面的涂敷量為0.5～0.8kg/m2。

6.一種由權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法制備得到的基于zno/biocl納米復(fù)合材料的壓電增強(qiáng)光催化涂層。

7.一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于zno/biocl納米復(fù)合材料的壓電增強(qiáng)光催化涂層的應(yīng)用，其特征在于，將所得涂料涂敷于水泥基材料表面形成壓電增強(qiáng)光催化涂層。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于ZnO/BiOCl納米復(fù)合材料的壓電增強(qiáng)光催化涂層及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明將ZnO與BiOCl復(fù)合形成p?n結(jié)，不僅能夠降低電子?空穴對的復(fù)合幾率，并且通過引入外場機(jī)械能能夠?qū)崿F(xiàn)光催化降解能力的有效提升；而將ZnO/BiOCl納米復(fù)合材料制備成涂料涂敷于水泥基材料表面形成具有自清潔性能的涂層，能夠在不改變水泥基材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的前提下提升其耐久性能，從而提高其使用壽命；同時(shí)，在水泥基材料所處環(huán)境中的風(fēng)能、潮汐能、超聲波等機(jī)械能的驅(qū)動下，ZnO/BiOCl納米復(fù)合材料能夠釋放電子、空穴等，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，從而進(jìn)一步提升涂層的光催化降解能力，加快對周圍水體中污染物的降解，以及提高對自身表面的自清潔效果。

技術(shù)研發(fā)人員：王天雷,陳堯,張磊,趙巍,許文卓
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津城建大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8