一種摻雜氧化鋅的空氣凈化材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種凈化劑，尤其涉及一種摻雜氧化鋅的空 氣凈化材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著我國城市工業(yè)化的迅猛發(fā)展，大氣污染日益嚴(yán)重，空氣質(zhì)量進(jìn)一步惡 化，不僅危害到人們的正常生活，而且對人們的身心健康造成危害。與人們息息相關(guān)的室內(nèi) 空氣質(zhì)量也令人堪憂，特別是今年來隨著建筑裝飾裝修材料的廣泛應(yīng)用，各種材料釋放出 大量的有害物質(zhì)（如：甲醛、甲苯、苯等揮發(fā)性有機(jī)污染物)嚴(yán)重污染了室內(nèi)空氣環(huán)境，進(jìn)而 對人類的身體健康和工作效率有著重要影響。如何高效地脫除如甲醛、甲苯、苯等易揮發(fā)性 有機(jī)化合物成為研究人員關(guān)注的焦點，利用一些改性的功能材料作為催化劑或吸附劑選擇 性地對易揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行無害化處理成為最有效的途徑。
[0003] 易揮發(fā)性有機(jī)化合物的去除方法主要有活性炭吸附法、草木植物凈化法、靜電除 塵、光催化等方法，其中，人們對于TiO2光催化進(jìn)行了大量的研究，成為目前光催化領(lǐng)域的 研究重點和熱點。TiO 2光催化劑，其可降解大量的有機(jī)物，如苯、甲苯、二甲苯、萘、鹵代芳 烴、甲醛、N0X、氨、硫化氫、四氯乙烯、一氧化碳等。TiO 2的光催化機(jī)理在于當(dāng)光照時，其價帶 上的一個電子(eT)就會被激發(fā)，當(dāng)越過禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶時，則在價帶上產(chǎn)生相應(yīng)的空穴(h+)。 而該光生空穴有很強(qiáng)的氧化能力(其標(biāo)準(zhǔn)氫電極電位在1.0-3.5V)，從而在TiO 2表面上形成 了氧化還原體系，該氧化還原體系幾乎能夠氧化所有的污染有機(jī)物，將它們完全氧化成CO2 和H2O，而不會產(chǎn)生二次污染。
[0004] 但TiO2光催化也存在一些缺點，這是因為在光催化凈化領(lǐng)域，通常污染物濃度較 低，而TiO2本身并無吸附能力，因此需要額外的載體將污染物吸附到表面上，從而被TiO 2催 化分解。此外，由于TiO2具有高表面能而非常易于發(fā)生表面團(tuán)聚，從而隨著時間的流逝，極 大地降低了其光催化活性。為了克服這些缺陷，人們研發(fā)了多種負(fù)載型TiO 2空氣凈化材料， 例如活性炭、硅膠、多孔氧化鋁、活性炭纖維等進(jìn)行負(fù)載。但迄今為止，對于使用甲殼素納米 纖維負(fù)載TiO 2的空氣凈化材料，仍未見有報道。同時，對于開發(fā)新的負(fù)載型TiO2空氣凈化材 料仍存有急切需求和要求，也是空氣凈化領(lǐng)域的研究課題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的發(fā)明目的是針對上述存在的技術(shù)問題，提供一種摻雜氧化鋅的空氣凈化 材料及其制備方法。
[0006] 為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種摻雜氧化鋅的空氣凈化材料，所述空氣凈化材料包括以下組分，各組分按重 量份計： 鈦酸乙酯 50-90份 納米氧化鋅 2-10份 甲殼素納米纖維 20-40份
[0008] 聚乙二醇 3-10份 無水乙醇 200-500份 水 10-50份
[0009] 優(yōu)選地，所述納米氧化鋅的粒徑為20-100nm。
[0010] 本發(fā)明還提供一種摻雜氧化鋅的空氣凈化材料的制備方法，所述方法包括以下步 驟：
[0011] (1)將原料按照以下配比進(jìn)行混合，攪拌，常溫靜置5-10h，制備溶膠； 鈦酸乙酯 50-90份 納米氧化鋅 2-10份
[0012] 聚乙二醇 3-10份 無水乙醇 200-500份 水 10-50份
[0013] (2)在步驟(1)中得到的溶膠中加入20-40份甲殼素納米纖維，超聲分散，室溫下陳 化，然后在80-100°C干燥4-8h，得到空氣凈化材料材料。
[0014] 優(yōu)選地，步驟(2)所述的陳化時間為24-48h。
[0015] 綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
[0016] 1.納米氧化鋅的摻雜，通過均勻摻雜氧化鋅，避免了TiO2隨時間的延長而因高表 面能發(fā)生的團(tuán)聚現(xiàn)象，保持了長時間的穩(wěn)定光催化活性；
[0017] 2.通過聚乙二醇的使用，在TiO2的致密表面上形成了均勻的細(xì)小微孔，也在一定 程度上克服了 TiO2的表面團(tuán)聚；
[0018] 3.通過甲殼素納米纖維的吸附，增大了其表面上的污染物濃度，為1^02的順利光 催化劑提供了進(jìn)行的基礎(chǔ)。
[0019] 通過這些手段和處理，使得最終的空氣凈化材料對空氣中的有機(jī)污染物有著良好 的降解效率和時間穩(wěn)定性。
【具體實施方式】
[0020] 為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明， 并不用于限定本發(fā)明。
[0021 ] 實施例1
[0022]按照下文所述質(zhì)量份數(shù)比稱取各種原料： 鈦酸乙酯 50份 納米氧化鋅C20nm) 2份 甲殼素納米纖維 20份
[0023] 聚乙二醇 3份 無水乙醇 200份 水 10份
[0024] -種上述空氣凈化材料的制備方法，包括以下步驟：
[0025] (1)按重量份加入鈦酸乙酯、納米氧化鋅和聚乙二醇，再加入無水乙醇和蒸餾水， 攪拌，配成均勻溶液，常溫靜置5h，得到溶膠；
[0026] (2)將步驟（1)中得到的溶膠中加入甲殼素納米纖維，然后超聲分散，室溫下陳化 24，然后在80°C干燥8h，得到空氣凈化材料。
[0027] 實施例2
[0028]按照下文所述質(zhì)量份數(shù)比稱取各種原料： 鈦酸乙酯 50份 納米氧化鋅（60nm) 2份 甲殼素納米纖維 20份
[0029] 聚乙二醇 3份 無水乙醇 200份 水 1_0份
[0030] -種上述空氣凈化材料的制備方法，包括以下步驟：
[0031 ] (1)按重量份加入鈦酸乙酯、納米氧化鋅和聚乙二醇，再加入無水乙醇和蒸餾水， 攪拌，配成均勻溶液，常溫靜置IOh，得到溶膠；
[0032] (2)將步驟（1)中得到的溶膠中加入甲殼素納米纖維，然后超聲分散，室溫下陳化 48h，然后在100°C干燥4h，得到空氣凈化材料。
[0033] 實施例3
[0034] 按照下文所述質(zhì)量份數(shù)比稱取各種原料：
[0035] 鈦酸乙酯 50份 納米氧化鋅（IOOiiffi) 2份 甲殼素納米纖維 20份
[0036] 聚乙二醇 3份 無水乙醇 200份 水 10份
[0037 ] -種上述空氣凈化材料的制備方法，包括以下步驟：
[0038] (1)按重量份加入鈦酸乙酯、納米氧化鋅和聚乙二醇，再加入無水乙醇和蒸餾水， 攪拌，配成均勻溶液，常溫靜置8h，得到溶膠；
[0039] (2)將步驟（1)中得到的溶膠中加入甲殼素納米纖維，然后超聲分散，室溫下陳化 32h，然后在90°C干燥6h，得到空氣凈化材料。
[0040] 實施例4
[0041 ]按照下文所述質(zhì)量份數(shù)比稱取各種原料： 鈦酸乙酯 90份 納米氧化鋅（.60nm) 2份 甲殼素納米纖維 20份
[0042] 聚乙二醇 3份 無水乙醇 200份 水 10份
[0043] -種上述空氣凈化材料的制備方法，包括以下步驟：
[0044] (1)按重量份加入鈦酸乙酯、納米氧化鋅和聚乙二醇，再加入無水乙醇和蒸餾水， 攪拌，配成均勻溶液，常溫靜置IOh，得到溶膠；
[0045] (2)將步驟（1)中得到的溶膠中加入甲殼素納米纖維，然后超聲分散，室溫下陳化 48h，然后在100°C干燥4h，得到空氣凈化材料。
[0046] 實施例5
[0047] 按照下文所述質(zhì)量份數(shù)比稱取各種原料： 鈦酸乙酯 50份 納米氧化鋅（60nm) 之份 甲殼素納米纖維 40份
[0048] 聚乙二醇 3份 無水乙醇 功0份 水 10份
[0049 ] -種上述空氣凈化材料的制備方法，包括以下步驟：
[0050] (1)按重量份加入鈦酸乙酯、納米氧化鋅和聚乙二醇，再加入無水乙醇和蒸餾水， 攪拌，配成均勻溶液，常溫靜置IOh，得到溶膠；
[0051] (2)將步驟（1)中得到的溶膠中加入甲殼素納米纖維，然后超聲分散，室溫下陳化 48h，然后在100°C干燥4h，得到空氣凈化材料。
[0052] 對比實施例6
[0053]按照下文所述質(zhì)量份數(shù)比稱取各種原料： 鈦酸乙酯 70份 納米氧化鋅（60nm) 8份
[0054] 聚乙二醇 6份 無水乙醇 400份 水 30份
[0055] -種上述空氣凈化材料的制備方法，包括以下步驟：
[0056]按重量份加入鈦酸乙酯、納米氧化鋅和聚乙二醇，再加入無水乙醇和蒸餾水，攪 拌，配成均勻溶液，常溫靜置8h，得到溶膠;然后超聲分散，室溫下陳化32h，然后在90°C干燥 6h，得到空氣凈化材料材料。
[0057] 對實施例1-5以及對比實施例6制備的空氣凈化材料進(jìn)行測試，主要測定空氣凈化 材料對污染物的降解性能和穩(wěn)定性。測試結(jié)果如表1所示。
[0058] 測試方法為：在分別盛有苯、甲醛、氨、硫化氫、NO的密閉容器中，初始濃度均為 100mg/l，在紫外光燈照射下分別測試上述制得的各種材料對有機(jī)污染物的降解性能，30分 鐘后使用氣相色譜儀分析污染物剩余濃度，從而可得知降解程度。
[0059] 表 1
【主權(quán)項】
1. 一種摻雜氧化鋅的空氣凈化材料，其特征在于，所述空氣凈化材料包括以下組分，各 組分按重量份計： 鈦酸乙酯 50-90份 納米氧化鋅 2-10份 甲殼素納米纖維 20-40份 聚乙二醇 3-10份 無水乙醇 200-500份 水 10-50份2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種摻雜氧化鋅的空氣凈化材料，其特征在于:所述納米氧化 鋅的粒徑為20-100nm。3. -種摻雜氧化鋅的空氣凈化材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： (1) 將原料按照以下配比進(jìn)行混合，攪拌，常溫靜置5-10h，制備溶膠； 鈦酸乙酯 50-90份 納米氧化鋅 240份 聚乙二醇 3-10份 無水乙醇 200-500份 水 10-50份 (2) 在步驟（1)中得到的溶膠中加入20-40份甲殼素納米纖維，超聲分散，室溫下陳化， 然后在80-100°C干燥4-8h，得到空氣凈化材料材料。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種摻雜氧化鋅的空氣凈化材料的制備方法，其特征在于:步 驟(2)所述的陳化時間為24-48h。
【專利摘要】本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種摻雜氧化鋅的空氣凈化材料，所述空氣凈化材料包括以下組分，各組分按重量份計為：50-90份鈦酸乙酯、2-10份納米氧化鋅、20-40份甲殼素納米纖維、3-10份聚乙二醇、200-500份無水乙醇及10-50份水。本發(fā)明通過均勻摻雜二氧化鋅，避免了TiO2隨時間的延長而因高表面能發(fā)生的團(tuán)聚現(xiàn)象，保持了長時間的穩(wěn)定光催化活性；通過聚乙二醇的使用，在TiO2的致密表面上形成了均勻的細(xì)小微孔，也在一定程度上克服了TiO2的表面團(tuán)聚；通過甲殼素納米纖維的吸附，增大了其表面上的污染物濃度，為TiO2的順利光催化提供了進(jìn)行的基礎(chǔ)。
【IPC分類】B01D53/86, B01D53/44, B01J31/38
【公開號】CN105597834
【申請?zhí)枴緾N201510846616
【發(fā)明人】韋昱靈
【申請人】韋昱靈
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年11月28日