一種可見(jiàn)光響應(yīng)型空氣凈化器光觸媒濾網(wǎng)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種室溫條件下對(duì)空氣進(jìn)行催化凈化攜帶層 牢固的可見(jiàn)光響應(yīng)型光觸媒濾網(wǎng)的制作工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 進(jìn)入21世紀(jì)后，人們對(duì)于環(huán)保的意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，這種環(huán)保意識(shí)不僅體現(xiàn)在所處的 自然環(huán)境方面，對(duì)自己生活的環(huán)境也是如此；目前，生活環(huán)境中例如裝修的新房、采購(gòu)的新 車的異味以及越來(lái)越突出的環(huán)境污染，給人們的身體和生活帶來(lái)了危害；盡量減少污染，創(chuàng) 造一個(gè)綠色安全的生活環(huán)境成為人們追求的目標(biāo)。
[0003] 目前，各種的空氣凈化器內(nèi)部主要使用強(qiáng)吸附性多孔材料對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行物理 吸附和光催化材料對(duì)有機(jī)污染物分解：物理吸附材料雖能吸附很多細(xì)菌和微塵，但是其 使用壽命短，需要頻繁的更換，從而導(dǎo)致更換成本高；納米光催化材料主要以納米110 2作 為光催化劑，降解空氣中的VOCs，這個(gè)過(guò)程不需要其它化學(xué)助劑，反應(yīng)條件溫和，而且最終 產(chǎn)物只有〇) 2和H2O。但是1102光催化劑吸附性能較差，而且空氣中的有機(jī)污染物濃度也 往往比較低，因此很難有效富集到TiO 2表面，從而降低了室內(nèi)外低濃度揮發(fā)性有機(jī)物的光 催化效率；CN100551534C發(fā)明了一種二氧化鈦/活性炭纖維光催化劑，但制作過(guò)程繁雜，成 本較高，目前現(xiàn)有的空氣凈化器使用的光觸媒濾網(wǎng)采用涂覆方式把光觸媒加入到濾網(wǎng)涂層 中，但光觸媒濾網(wǎng)催化層在使用過(guò)程中存在掉粉現(xiàn)象，脫落的催化劑超細(xì)粉末吹入環(huán)境，容 易產(chǎn)生二次污染，凈化器的凈化效果也會(huì)迅速降低。
[0004] 目前廣泛使用的TiO2光催化材料在常溫常壓下能高效地降解空氣中的有機(jī)污染 物，穩(wěn)定性好，催化效率高，是一種較為理想的光催化劑；但是目前市場(chǎng)上納米TiO 2產(chǎn)品主 要是納米TiO2粉體分散體系，這些體系由于使用了各種高分子的有機(jī)分散穩(wěn)定劑對(duì)其進(jìn)行 表面改性，大都穩(wěn)定性較差且光催化性能大幅度下降。更為重要的是，110 2的吸光頻帶窄， 銳鈦礦的帶隙能Eg ~ 3. 2Ev，只有在波長(zhǎng)λ彡387. 5nm的光子激發(fā)下，才能產(chǎn)生電子-空 穴對(duì)（eT-h+)，主要使用的是387.5 nm以下的紫外光，這部分光輻射到地面僅占光輻射總量 的4%左右；因此，目前均采用人工光源，能耗較高，如果能將光催化劑的光譜利用范圍擴(kuò)展 到可見(jiàn)光，則可使設(shè)備投資和運(yùn)行成本大大降低。
[0005] 由此可見(jiàn)，現(xiàn)有的空氣凈化器在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待 加以進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種可見(jiàn)光響應(yīng)型空 氣凈化器光觸媒濾網(wǎng)及其制備方法，該光觸媒濾網(wǎng)催化劑攜帶層牢固，對(duì)濾網(wǎng)基材附著力 強(qiáng)，凈化有效率高、能耗小、使用壽命大大延長(zhǎng)，無(wú)二次污染且在可見(jiàn)光下具有良好光催化 性能。
[0007] 為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可見(jiàn)光響應(yīng)型空氣凈化器光觸媒濾網(wǎng)， 包括濾網(wǎng)基材，濾網(wǎng)基材表面涂覆催化劑攜帶層，濾網(wǎng)基材與催化劑攜帶層之間具有粘合 層，催化劑攜帶層包括具有微孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合吸附材料及負(fù)載在復(fù)合吸附材料內(nèi)的光觸媒活 性組分； 光觸媒活性組分由二氧化鈦與鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑ABhCxOZTiO2構(gòu)成，A、B、C均為 金屬元素，其中摻雜比X的取值范圍為0至1，催化劑攜帶層以重量百分比計(jì)包括：二氧化 鈦與鈣鈦礦型復(fù)合光催化劑：5-15%，其余為具有微孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合吸附材料； 復(fù)合吸附材料以重量百分比計(jì)包括：硅藻土 ：30-50%，海泡石：25-45%，分子篩： 25-35%，膨潤(rùn)土 ：5-10%，硅膠：0-10%，各組分之和等于100%，復(fù)合吸附材料的比表面積為 320-360m2/g，平均孔徑為 80-110nm，孔容為 0· 85-1. 15ml/g ; 粘合層由氧化鋁構(gòu)成； 技術(shù)效果： 本發(fā)明中所述的可見(jiàn)光響應(yīng)型光觸媒濾網(wǎng)，濾網(wǎng)基材表面涂覆催化劑攜帶層，所述濾 網(wǎng)基材與催化劑攜帶層之間具有粘合層，光觸媒濾網(wǎng)攜帶層牢固，對(duì)濾網(wǎng)基材附著力強(qiáng)，不 會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，可見(jiàn)光凈化有效率高，同時(shí)，凈化有效工作時(shí)間區(qū)間大大提高； 本發(fā)明將鈣鈦礦型物質(zhì)引入銳鈦礦二氧化鈦納米材料，使得光催化劑的能夠用光譜從 紫外光區(qū)擴(kuò)展到可見(jiàn)光區(qū)，使其在可見(jiàn)光范圍內(nèi)能夠產(chǎn)生光激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，提高 了陽(yáng)光的利用率，能夠廣泛應(yīng)用于空氣凈化器光催化劑的工業(yè)生產(chǎn)中； 本發(fā)明中載體采用具有微孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合吸附材料，提高活性組分的分散，增加催化劑 的凈化能力；使用吸附劑型的載體不僅能夠增加負(fù)載型材料的比表面積，使催化劑微粒分 散，還能夠使活性組分的反應(yīng)接觸面積增大； 通過(guò)復(fù)合吸附材料強(qiáng)大的吸附性能，使污染物富集到活性組分表面，增大了反應(yīng)物濃 度，且能夠避免催化反應(yīng)過(guò)程中的中間產(chǎn)物游離或揮發(fā)，從而有效保證了催化反應(yīng)的快速 進(jìn)行；載體將摻雜鈣鈦礦型物質(zhì)的納米銳鈦礦型二氧化鈦固定在表面，對(duì)氧化催化劑的循 環(huán)使用、節(jié)約、環(huán)保和增大經(jīng)濟(jì)效益有很重要的意義。
[0008] 進(jìn)一步的，前述的可見(jiàn)光響應(yīng)型空氣凈化器光觸媒濾網(wǎng)： 所述元素 A為堿土元素、稀土元素或過(guò)渡元素中的一種； 所述元素 B為過(guò)渡元素中的一種； 所述元素 C為過(guò)渡元素中的一種。
[0009] 前述的可見(jiàn)光響應(yīng)型空氣凈化器光觸媒濾網(wǎng)： 所述元素 A為Sr、La、Nd、Gd、Ca、Cd、Pb中的一種； 所述元素8為21*、11、￥、0、]\111、卩6、(：〇中的一種； 所述元素 C為Y、Ga、Cu中的一種。
[0010] 本發(fā)明還設(shè)計(jì)了一種可見(jiàn)光響應(yīng)型空氣凈化器光觸媒濾網(wǎng)的制備方法，包括如下 步驟： H按組分含量要求稱取各組分并混合制得復(fù)合吸附材料，在100°c下干燥1. 5小時(shí)，隨 后自然狀況下冷卻備用； 〔二〕以金屬元素 A、B、C的硝酸鹽為原料前驅(qū)體溶解于水中，其中金屬元素 A、B、C的硝 酸鹽的摩爾比為MA=MB+M。，得到混合鹽溶液，首先在100-150 °C下干燥6-10小時(shí)，隨后在 550-750°C下高溫煅燒1-4小時(shí)后，得到鈣鈦礦型物質(zhì)ABpxC xO3;
[3在氫氧化鈦乳液中按摩爾比氫氧化鈦：硫酸為1:0. 005-0. 100加入稀硫酸溶液，攪 拌均勻后在超聲波中震蕩10-60分鐘，制得酸化乳液； 所述稀硫酸溶液按體積比蒸餾水：硫酸為2-10:1配制； 所述氫氧化鈦乳液按如下步驟制備：將氨水加入Ti (SO4)2溶液中，生成白色無(wú)定形的 絮狀沉淀進(jìn)行過(guò)濾、洗滌后打漿制得； ㈣在攪拌狀態(tài)下，在制得的酸化氫氧化鈦乳液中加入鈣鈦礦型物質(zhì)，氫氧化鈦的質(zhì)量 與加入的鈣鈦礦型物質(zhì)的質(zhì)量比為1:0. 01-0. 30,在超聲波中震蕩10-60分鐘后，加入復(fù)合 吸附材料，再在超聲波中震蕩10-60分鐘后進(jìn)行離心洗滌，離心洗滌完畢后倒掉上清液，并 將沉淀物在150-350°C煅燒保溫2-10小時(shí)，制得負(fù)載型光催化劑； ㈤將負(fù)載型光催化劑加水進(jìn)行球磨，球磨時(shí)加入擬薄水鋁石，擬薄水鋁石的加入量為 負(fù)載型光催化劑質(zhì)量的1-10%，得到漿料，將漿料涂覆在濾網(wǎng)基材上，并進(jìn)行干燥和焙燒，即 制得可見(jiàn)光響應(yīng)型空氣凈化器光觸媒濾網(wǎng)。
[0011] 前述的可見(jiàn)光響應(yīng)型空氣凈化器光觸媒濾網(wǎng)的制備方法，球磨在球磨機(jī)中完成， 球磨后的催化劑粒徑為1-10 μL?，所述漿料中固含量為10-40%，所述水為去離子水。
[0012] 前述的可見(jiàn)光響應(yīng)型空氣凈化器光觸媒濾網(wǎng)的制備方法，涂覆濾網(wǎng)基材前，向漿 料中加入非離子表面活性劑，所述非離子表面活性劑包括但不限于聚乙烯醇非離子活性 劑、聚氧乙烯型非離子表面活性劑，多元醇酯型非離子表面活性劑、烷基醇酰胺型非離子表 面活性劑和非離子氟碳表面活性劑中的一種或多種； 聚氧乙烯型非離子表面活性劑包括高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪 酸聚氧乙烯酯、脂肪酸聚乙二醇酯、聚氧乙烯胺、聚氧乙烯酰胺和聚丙二醇的環(huán)氧乙烷加 成物中的一種或多種； 所述多元醇酯型非離子表面活性劑選用失水山梨醇酯或蔗糖酯。
[0013] 前述的可見(jiàn)光響應(yīng)型空氣凈化器光觸媒濾網(wǎng)的制備方法，所述非離子表面活性劑 的加入量為負(fù)載型光催化劑質(zhì)量的0. 5-5%。
[0014] 前述的可見(jiàn)光響應(yīng)型空氣凈化器光觸媒濾網(wǎng)的制備方法，所述涂覆在10-30°C下 進(jìn)行，并使?jié){料與濾網(wǎng)基材接觸〇. 5-5分鐘。
[0015] 前述的可見(jiàn)光響應(yīng)型空氣凈化器光觸媒濾網(wǎng)的制備方法，所述干燥的溫度為常溫 至300°C，干燥的時(shí)間為0. 5小時(shí)以上； 燒的溫度可以是400-800°C，焙燒的時(shí)間為0. 5小時(shí)以上。
[0016] 前述的可見(jiàn)光響應(yīng)型空氣凈化器光觸媒濾網(wǎng)的制備方法，在干燥和焙燒之前，用 高壓空氣沿濾網(wǎng)基材的軸向進(jìn)行單方向吹掃，高壓空氣的壓力為5兆帕，流量為30升/分 鐘，至吹不出漿料完