本发明属于自清洁涂层，更具体地，涉及一种光催化超疏水协同型自清洁涂层及其制备方法和应用。
背景技术：
1、随着经济全球化和现代工业化的发展，能源危机和环境污染愈加严重，基于光催化材料的污染治理技术符合能源和环境可持续发展的要求，开发具有自清洁功能的涂层成为当前的研究热点。具有超疏水性和光催化活性的自清洁涂层不仅能排斥液体，起到防污的作用，还能光催化降解有机污染物，起到净化环境的作用，因此，超疏水性-光催化协同型的自清洁涂层具有重要的研究意义和应用价值。
2、超疏水性是一种特殊的润湿性，一般指水滴在固体表面呈球状，接触角大于150°，滚动角小于10°。通过材料表面粗糙度生成和低表面能材料改性可以使得材料表面具有超疏水性。光催化材料的原理是吸收大于其带隙能量的光能以产生电子-空穴对，同时电子-空穴对迁移到光催化材料的表面来引发并参与氧化还原反应以实现污染物的降解。传统的自清洁涂层往往只具备超疏水性或光催化活性，这对其广泛应用有极大的限制。因此，开发一种具有超疏水性-光催化协同型的自清洁涂层对可持续的水体污染治理十分有必要。
3、通常情况下，新兴的自清洁涂层能够在同时进行物理自清洁和化学自清洁行为，即超疏水自清洁和光催化自清洁。一方面，通过超疏水性，可以在水滴滚落的过程中带走其表面的灰尘颗粒等污染物；另一方面，一旦材料表面被有机物或者细菌污染，通过表面的光催化自清洁作用，可以有效地将污染物降解去除。到目前为止，超疏水-光催化协同型自清洁涂层领域仍处于快速发展阶段。与超疏水自清洁涂层和光催化自清洁涂层相比，超疏水-光催化协同型自清洁涂层的数量和类型都非常有限，并且其耐久性能有待商榷，这将限制超疏水-光催化协同型自清洁涂层在实际环境中的可持续高效治理及修复中的应用。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对以上不足，提供一种光催化超疏水协同型自清洁涂层及其制备方法和应用，所述自清洁涂层具备优异的自清洁防污、抗菌性能，能够大大提升涂层的超疏水性能、光催化活性以及耐久性，有利于其在被污染环境中的可持续高效治理的应用。
2、为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
3、本发明提供一种光催化超疏水协同型自清洁涂层的制备方法，包括：
4、将三聚氰胺和三聚氰酸分别溶解在二甲基亚砜中搅拌，得到混合液a和混合液b；
5、将混合液a和混合液b混合均匀后，经沉淀、过滤、洗涤、烘干、研磨，得粉末；
6、将粉末在氮气气氛下热处理得到介孔花球状石墨氮化碳微纳材料；
7、将所述介孔花球状石墨氮化碳微纳材料溶于无水乙醇中，分散均匀，得到混合液c；
8、将低表面能物质与溶解于有机溶剂中的热塑性成膜树脂加入到混合液c中，得到光催化超疏水协同型自清洁涂层。
9、优选的，所述三聚氰胺和二甲基亚砜的质量比为1:(40～50)，三聚氰酸和二甲基亚砜的质量比为1:(20～30)。
10、优选的，所述三聚氰胺溶解于二甲基亚砜中的搅拌时间为10～20分钟，三聚氰酸溶解于二甲基亚砜中的搅拌时间为10～20分钟。
11、优选的，所述混合液a和混合液b混合均匀后静止放置10～20分钟沉淀，过滤后采用乙醇洗涤，然后在为60～70℃条件下2～4小时烘干。
12、优选的，所述热处理为在管式炉中煅烧，煅烧温度为500～600℃，升温速率为2.0～3.0℃/分钟，煅烧时间为4～6小时。
13、优选的，所述介孔花球状石墨氮化碳微纳材料溶于无水乙醇中在室温下搅拌10～15分钟分散均匀。
14、优选的，所述低表面能物质为有机硅试剂，包括聚二甲基硅氧烷、十八烷基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、六甲基二硅烷、多面体低聚倍半硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷中的一种或多种。
15、优选的，所述热塑性成膜树脂占有机溶剂的质量比为10％～50％；热塑性成膜树脂为聚苯乙烯树脂、酚醛树脂和醇酸树脂和环氧树脂中的一种或者多种；有机溶剂为醇类溶剂、酯类溶剂和酮类溶剂中的一种或者多种。
16、优选的，所述光催化超疏水协同型自清洁涂层中，各组分的质量份数为：介孔花球状石墨氮化碳微纳材料1～10份；低表面能物质5～25份；热塑性成膜树脂10～50份；有机溶剂30～60份。
17、本发明还提供了一种光催化超疏水协同型自清洁涂层，是通过上述的光催化超疏水协同型自清洁涂层的制备方法制备得到的。在该光催化超疏水协同型自清洁涂层中，所述介孔花球状石墨氮化碳微纳材料作为光催化材料基体，所述低表面能物质作为超疏水性材料，所述热塑性成膜树脂作为成膜材料。
18、本发明还提供了一种上述的光催化超疏水协同型自清洁涂层在陶瓷表面、金属表面、建筑材料表面的应用，适用于多种多种环境，超疏水性与光催化活性协同作用，使得涂层表面具有双重自清洁功能，同时赋予涂层较高的耐久性，使无氟非金属基光催化超疏水协同型自清洁涂层适用于自清洁、防污、抗菌、抗腐蚀、水质净化以及空气净化等多个领域。
19、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
20、本发明所述方法制备的光催化超疏水协同型自清洁涂层耦合了超疏水性和光催化活性，石墨氮化碳产生光催化活性，本发明制备的介孔花球状石墨氮化碳微纳材料具有更高的结晶度和较大的比表面积，提供了更多的反应活性位点，提高了石墨氮化碳光生电子空穴对的分离，促进了整个涂层的光催化活性；同时介孔花球状石墨氮化碳微纳材料的表面粗糙度增加，能够提高材料的疏水性能；利用低表面能物质改性，使其获得更高的超疏水性能和耐久性；
21、本发明制备的自清洁涂层为无氟非金属基，在具有超疏水性和光催化活性的同时，能够同步实现实际环境中表面无机污染物的去除和有机污染物的降解，具有绿色环保、原料便宜、制备简单、可持续性等特点，可广泛用于如陶瓷、金属、建筑材料等表面以实现实际环境中污染物的高效可持续处理。
1.一种光催化超疏水协同型自清洁涂层的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光催化超疏水协同型自清洁涂层的制备方法，其特征在于，所述三聚氰胺和二甲基亚砜的质量比为1:(40～50)，三聚氰酸和二甲基亚砜的质量比为1:(20～30)。
3.根据权利要求1所述的光催化超疏水协同型自清洁涂层的制备方法，其特征在于，所述三聚氰胺溶解于二甲基亚砜中的搅拌时间为10～20分钟，三聚氰酸溶解于二甲基亚砜中的搅拌时间为10～20分钟。
4.根据权利要求1所述的光催化超疏水协同型自清洁涂层的制备方法，其特征在于，所述混合液a和混合液b混合均匀后静止放置10～20分钟沉淀，过滤后采用乙醇洗涤，然后在为60～70℃条件下2～4小时烘干。
5.根据权利要求1所述的光催化超疏水协同型自清洁涂层的制备方法，其特征在于，所述热处理为煅烧，煅烧温度为500～600℃，升温速率为2.0～3.0℃/分钟，煅烧时间为4～6小时。
6.根据权利要求1所述的光催化超疏水协同型自清洁涂层的制备方法，其特征在于，所述低表面能物质为有机硅试剂，包括聚二甲基硅氧烷、十八烷基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、六甲基二硅烷、多面体低聚倍半硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的光催化超疏水协同型自清洁涂层的制备方法，其特征在于，所述热塑性成膜树脂占有机溶剂的质量比为10％～50％；
8.根据权利要求1所述的光催化超疏水协同型自清洁涂层的制备方法，其特征在于，所述光催化超疏水协同型自清洁涂层中，各组分的质量份数为：介孔花球状石墨氮化碳微纳材料1～10份；低表面能物质5～25份；热塑性成膜树脂10～50份；有机溶剂30～60份。
9.一种光催化超疏水协同型自清洁涂层，其特征在于，是通过权利要求1至8任意一项所述的光催化超疏水协同型自清洁涂层的制备方法制备得到的。
10.一种权利要求9所述的光催化超疏水协同型自清洁涂层在陶瓷表面、金属表面、建筑材料表面的应用。
