本发明属于海洋防生物污损涂料领域，具体涉及一种绿色海洋自清洁防污涂料及制备方法。
背景技术：
1、当一个物体浸入海水后，其表面会立即发生物理变化，表面吸附一层由有机分子组成的条件膜，这些有机分子包括蛋白质、多糖、脂类等，它们会迅速吸附在物体表面，为后续生物的附着提供条件；在条件膜形成后，微生物（如细菌、真菌、藻类）开始附着在物体表面生长繁殖，形成微生物生物膜（biofilm）。这些生物膜可以进一步吸引其它更大的污损生物附着；随着时间的推移，更大的生物体如藻类、海草、海绵等污损生物会附着在其表面，增加污损层的厚度。这些生物不仅通过附着增加物体重量，还可能通过自身分泌的物质对物体表面产生影响，进一步加剧污损；最终一些大型海洋污损生物如藤壶、贻贝等会吸附在物体表面，若在人工海洋设施表面附着，会加大船舶航行阻力，增加燃油消耗，影响水下传感器等检测设备的使用性能及使用寿命。
2、海洋防污涂料是一种专门设计用于减少或防止海洋生物在水下传感器、船舶、海洋平台、海底管道等人工设施表面附着的涂层材料。它通过物理、化学或生物手段阻止生物污损，从而保护设备的性能，延长使用寿命。
3、目前的海洋防污涂料虽然在一定程度上，一定时间内有效减少了生物附着，但仍存在诸多缺点。部分防污较好的涂料往往含有有毒化学物质，因其环境破坏性限制了其使用。此外，涂料成本高、有效期有限，且在某些特殊环境中效果不佳。随着时间推移，涂层可能劣化、失效，增加维护难度和成本。
4、目前自修复涂料可利用tio2通过光的驱动产生具有氧化还原能力的空穴、电子对以及高活性的羟基自由基（·oh），其中·oh可以分解或杀死附着在涂层表面的有机物或细菌，空穴电子对诱导水分子在涂层表面形成超亲水薄膜，该层薄膜可以防止污损生物的吸附。但由于tio2禁带宽度较宽，只能被紫外光激活，约占太阳光谱的4%，其实际应用受到相对较宽的带隙限制，限制了其在可见光/太阳光下的灵敏度。在光照期间，二氧化钛上的光生电子-空穴容易重组，从而对其光催化性能产生不利影响。目前，二氧化钛的改性方法大多为掺杂重金属，会对海洋环境产生危害，造成污染。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供一种绿色海洋自清洁防污涂料及其制备方法。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
3、一种光催化剂，光催化剂为znxfeytizcanboc，其晶型为锐钛矿，晶格间距为3.63 å。
4、所述光催化剂各元素含量按质量百分比分别为x：2-5wt%、y：1-4wt%、z：25-30wt%、a：2-5 wt%、b：5-8 wt%、c：55-60wt%。
5、所述光催化剂的制备方法，将钛酸四丁酯缓慢倒入无水乙醇中，搅拌得到溶液a；
6、将无水乙醇，乙酰丙酮以及水按照一定比例混合，剧烈搅拌得到溶液b；
7、将六水氯化铁、尿素、无水氯化锌依次加入至上述溶液b中混合均匀，混匀后向其中滴加溶液a，滴完后将溶液在水浴锅中加热得到黄色凝胶c；
8、将黄色凝胶c烘干得到淡黄色晶体d，研磨，得到淡黄色粉末；煅烧得到淡黄色粉末，即为光催化剂znxfeytizcanboc。
9、zn（2-5）fe（1-4）ti（25-30）c（2-5）n（5-8）o（55-60）光催化剂的制备，所述溶液a倒入溶液b的过程滴速控制在3-5 ml/min；水浴锅的温度为50-60 ℃、水浴时间为1-2 h；形成黄色凝胶c后陈化2-5天；所用烘箱温度为100-120 ℃，加热时间为20-24 h；马弗炉煅烧温度500-600℃、煅烧时间为2-3 h。
10、无水乙醇，乙酰丙酮以及水按体积比为60-70：1-2：15-20混合。
11、六水氯化铁、尿素、无水氯化锌与溶液b中水的体积比为23-25：5-6：29-30：10-15。
12、一种光催化剂在制备绿色海洋自清洁防污涂料中的应用。
13、一种绿色海洋自清洁防污涂料，涂料中含所述光催化剂，其添加量占涂料质量的1.0-1.5wt%。
14、所述的绿色海洋自清洁防污涂料按重量百分比水性树脂含量为95.0-97.0wt%、分散剂含量为0.8-1.0wt%、流平剂含量为0.8-1.0wt%、消泡剂含量为0.8-1.0wt%、光催化剂含量为1.0-1.5wt%，余量为水。
15、所述水性树脂ph值为7.0±0.5，黏度为100.0-1000.0 cps。
16、一种绿色海洋自清洁防污涂料在作为海洋防污设备防污涂层中的应用。
17、进一步的，绿色海洋自清洁防污涂料在太阳光下可将附着在涂料表面的有机物分解为二氧化碳和水，去除附着在涂料表面的微生物，具有免维护自清洁的功能。
18、本发明的优点在于：
19、1.本发明利用过渡金属fe和zn元素、非金属n和c元素的掺入改变了二氧化钛的化学性质，使其在太阳光的照射下能够分解有机物，去除附着在表面的微生物，不仅解决了重金属污染海洋环境的问题，更进一步增加了防污涂料的自清洁能力（提高tio2的光响应范围、减缓电子-空穴符合速率）。改性后的光催化剂zn（2-5）fe（1-4）ti（25-30）c（2-5）n（5-8）o（55-60）能够将附着在物体表面的有机物和细菌分解为无毒的二氧化碳和水，并在水流的冲刷下去除，实现物体表面自清洁。并且其与水性树脂混合，因其含有羧基、羟基等基团，适宜条件下可引入其它反应基团，使树脂产生交联，固化成膜。进而，本发明以水性树脂为主要成膜物质，以znxfeytizcanboc为防污剂制备自清洁涂料，对设备进行表面涂覆，进而获得基于可见光/太阳光驱动催化、免维护自清洁的涂层，用于水体设备防海洋生物污损。
20、2.本发明合成的催化剂极大地降低了电子空穴的复合速率，显著提升了防污涂料光催化降解有机物、去除微生物附着的能力，并且合成材料简单，廉价，合成工艺简单，有效降低了涂料的生产成本，减少了生产步骤，所获涂料采用无毒或低毒的材料配方，相比传统含毒防污涂料，减少了对海洋环境的污染，符合环保要求。
21、3.本发明复合涂料可以应用于多种海洋设施，包括水下传感器、船舶、海底管道、海洋平台等。本发明可在各类水下设施的防海洋生物污损方面发挥巨大作用。
1.一种光催化剂，其特征在于：光催化剂为znxfeytizcanboc，其晶型为锐钛矿，晶格间距为3.63 å。
2.根据权利要求1所述的光催化剂，其特征在于：所述光催化剂中各元素含量按质量百分比分别计，x：2-5wt%、y：1-4wt%、z：25-30wt%、a：2-5wt%、b：5-8wt%、c：55-60wt%。
3.一种权利要求1所述的光催化剂的制备方法，其特征在于：将钛酸四丁酯缓慢倒入无水乙醇中，搅拌得到溶液a；将无水乙醇，乙酰丙酮以及水按照一定比例混合，剧烈搅拌得到溶液b；将六水氯化铁、尿素、无水氯化锌依次加入至上述溶液b中混合均匀，混匀后向其中滴加溶液a，滴完后将溶液在水浴锅中加热得到黄色凝胶c；将黄色凝胶c烘干得到淡黄色晶体d，研磨，得到淡黄色粉末；煅烧得到淡黄色粉末，即为光催化剂znxfeytizcanboc。
4.根据权利要求3所述光催化剂的制备方法，其特征在于：溶液a倒入溶液b的过程滴速控制在3-5 ml/min；水浴锅的温度为50-60 ℃、水浴时间为1-2 h；形成黄色凝胶c后陈化2-5天；烘干温度为100-120 ℃，加热时间为20-24 h；煅烧温度为500-600 ℃、煅烧时间为2-3h。
5.根据权利要求3所述光催化剂的制备方法，其特征在于：所述无水乙醇，乙酰丙酮以及水按体积比为60-70：1-2：15-20混合；
6.一种权利要求1所述光催化剂的应用，其特征在于：所述光催化剂在制备绿色海洋自清洁防污涂料中的应用。
7.一种绿色海洋自清洁防污涂料，其特征在于：涂料中含权利要求1所述光催化剂，其添加量占涂料质量的1-1.5wt%。
8.根据权利要求7所述的绿色海洋自清洁防污涂料，其特征在于：所述涂料按重量百分比水性树脂含量为95.0-97.0wt%、分散剂含量为0.8-1.0wt%、流平剂含量为0.8-1.0wt%、消泡剂含量为0.8-1.0wt%、光催化剂含量为1.0-1.5wt%，余量为水。
9.根据权利要求8所述的绿色海洋自清洁防污涂料，其特征在于：所述水性树脂ph值为7.0±0.5，黏度为100.0-1000.0 cps。
10.一种权利要求7所述绿色海洋自清洁防污涂料在作为海洋防污设备防污涂层中的应用。
