[發明專利]一種新型控制室內空氣污染的材料的制備方法

無效

• 申請號: 200810209750.4
• 申請日: 2008-12-22
• 公開（公告）號: CN101745130A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 劉亞蘭
• 申請（專利權）人: 劉亞蘭;姚永明
• 主分類號: A61L9/014
• 分類號: A61L9/014;A61L9/20;A61L101/02;A61L101/04
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是一種新型室內空氣凈化材料的制備方法，它以活性炭纖維負載二氧化鈦光催化劑制成復合材料用于空氣凈化和廢水處理。它以紫外光為能源，具有操作簡便、反應條件溫和、沒有二次污染，不會出現吸附飽和、對低濃度的有機污染物也有很好的處理效果等特點，能有效將空氣中的有機污染物轉化為二氧化碳和水，達到完全凈化的目的。此外，還可殺滅細菌。

背景技術

室內空氣質量的問題受到人們的普遍關注。由于大量的新型建筑材料、裝修材料、涂料及黏合劑等的應用，使得室內空氣中出現了多種揮發性有機污染物(VOC)，它可引發30多種疾病，甚至癌癥，人們的身體健康及生命受到了前所未有的危害。因此，有效治理室內空氣污染是科研工作者面臨的一個重大的研究課題。

目前，凈化室內空氣中有機污染物的方法主要是利用吸附劑吸附和二氧化鈦(TiO₂)光催化降解。近期也有研究關于二氧化鈦負載活性炭纖維(TiO₂/ACF)的研究報道，但多是將該復合材料用于工業廢水處理，很少關于用于處理空氣中的有機污染物報道。并且大多數的研究是將二氧化鈦粉末負載到活性炭纖維上，然后經過高溫煅燒。它的缺點是由于納米二氧化鈦易于團聚，負載量不均勻。而利用溶膠-凝膠法制備二氧化鈦溶膠，負載到活性炭纖維上的方法，其缺點是溶膠負載后必須進行干燥和高溫煅燒，以獲得銳鈦礦型的二氧化鈦晶型，因該晶型具有很好的光催化活性，能有效的去除有機污染物。但是溶膠-凝膠用普通方法干燥存在著負載膜易于開裂、比表面積小、不能形成網絡結構、納米粒徑間空隙小，影響了光催化活性，進而導致對有機物降解效果不佳。

發明內容

利用本方法制備的二氧化鈦(TiO₂)氣凝膠，它就是一種淡黃色的塊狀材料。它具有網絡結構，粒徑尺寸均勻分布在30～50nm之間，空隙率高，比表面積大，表觀密度在0.2～0.3kg/m3，具有典型氣凝膠特征。

將二氧化鈦氣凝膠負載到活性炭纖維上，制成TiO₂/ACF，經高溫真空煅燒，將有效的改進二氧化鈦(TiO₂)醇凝膠經普通干燥和高溫煅燒時產生的缺點，能保持溶膠-凝膠時的網絡結構，獲得具有均勻納米級粒徑的二氧化鈦，其晶型70％以上是銳鈦礦型。由于粒晶間的空隙大，吸附能力增強，有利于有機污染物的富集，也利于紫外光透射進入較厚的二氧化鈦膜，產生更多的空穴，同時由于其銳鈦礦晶型，也會在紫外光的照射下產生更多的空穴，提高光催化能力和使用壽命，從而使污染物的去除效果得到提高，試驗結果表明對甲醛的降解率達到99％以上。

具體實施方式

1、二氧化鈦溶膠-凝膠的制備技術。

以鈦酸丁酯(Ti(OC₄H₉)₄為原料，無水乙醇、乙酸為水解催化劑，乙酰丙酮為螯合劑制備溶膠-凝膠。首先將鈦酸丁酯、乙酰丙酮、無水乙醇按一定體積比均勻混合成溶液A，再將無水乙醇、水和乙酸按一定體積比均勻混合成溶液B，然后將B液均勻地滴加到A液中，用磁力攪拌器攪拌1h后即制成溶膠，在數小時后即可得到凝膠。溶膠反應液的配比為Ti(OR)₄∶EtOH∶H₂O∶AcOR∶ACACH＝20∶40∶4.5～5∶0.1～0.2∶1.5～2(體積比)，反應溫度為室溫。

2、二氧化鈦氣凝膠的制備。

利用超臨界干燥技術干燥TiO₂醇凝膠。干燥的溫度為40℃～70℃，壓力為15Mpa～30Mpa。經過超臨界干燥和高溫煅燒后(溫度在400℃～500℃)，即可獲得具有納米級粒徑的二氧化鈦，其粒徑尺寸經掃描電鏡觀察在30nm～50nm范圍內，粒徑大小均勻，空隙率大，具有網絡結構，具典型的氣凝膠特征。

將本方法制備的TiO₂氣凝膠負載到ACF上，制成TiO₂/ACF復合材料，經高溫煅燒后，對室內有機污染物的去除效果顯著的提高了。在以甲醛為目標污染物進行處理時，其降解甲醛的效果好于用普通方法干燥的TiO₂/ACF復合材料。