[發明專利]一種光熱耦合吸附反應型消毒材料

有效

• 申請號: 201310562757.5
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103611524A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 韓世同;習海玲;陳文明;嚴少鋒;王琦;雷美玲;陳立坤;羅偉清
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63977部隊
• 主分類號: B01J23/22
• 分類號: B01J23/22;B01J20/20;A62D3/17;A62D101/47
• 代理公司: 中國人民解放軍防化研究院專利服務中心 11046
• 代理人: 劉永盛;林英

技術領域

本發明涉及一種光熱耦合吸附反應型消毒材料的制備和使用該消毒材料消除有毒危險化學品。

背景技術

近年來由于突發自然災害、意外事故等原因造成的有毒危險化學品(如：農藥和有毒工業化學品等)的泄露，已成為公共安全領域的重大威脅之一；此外，恐怖分子還可能利用有毒危險化學品(如：化學毒劑、有毒工業化學品等)對要害部門和人群實施襲擊，直接危及國家安全。而對染毒人員、物件和場所進行快速、高效的消毒，已成為在上述形式下保障人員安全最重要的手段。

目前對沾染有毒危險化學品的消毒方法，主要采用濕法和干法消毒。其中濕法消毒主要使用基于次氯酸鹽消毒材料的反應性水基消毒體系，可有效消除地表、裝備表面等處沾染的有毒危險化學品，但其不能對皮膚等表面進行消毒；而干法消毒是利用吸附消毒材料，通過吸附等物理作用將有毒危險化學品快速從皮膚、裝備等表面移除，其使用不受天氣、溫度等氣候條件影響，但是吸附消毒材料在使用后必須進行消毒處理，才能避免二次染毒的問題。

近年來研究表明，納米材料具有較傳統材料更高的反應性能，這使制備納米消毒材料和基于納米材料消毒技術的研究成為消毒研究的熱點。K?J.Klabunde等人利用溶劑熱合成法和超臨界干燥技術制備了納米金屬氧化物材料，如MgO、CaO、Al₂O₃等，這些材料不但能將化學毒劑，如：芥子氣、沙林、梭曼、維埃克斯分解，同時對于工業化學品，如：苯、三氯乙烯等也有明顯的消除效果(J.Phys.Chem.B，1999，3225～3228；J.Phys.Chem.B，2000，5118～5123；JASC，2001，1636～1644)。此外，Yater.Jr等人利用以納米TiO₂消毒材料為代表的光催化技術消除芥子氣模擬劑2-氯乙基乙基硫醚(2-CEES)和沙林模擬劑二甲基磷酸甲酯(DMMP)也取得了較好的效果，同時利用上述光催化材料還能對乙烯、苯、阿特拉津等進行有效消除。

盡管上述兩種方法具有良好的消毒能力并展現出廣闊的應用前景，但是上述方法均有其自身難以克服的問題。首先，消毒機理單一；其次，消毒速度較慢；最后制備成本較高，這些缺點嚴重限制了上述技術的推廣和應用。

鑒于上述分析，要克服目前單一消毒材料(如納米金屬氧化物、TiO₂等)和消毒技術(干法消毒等)帶來的消毒不徹底、二次染毒等問題，實現開放環境下對于不同對象的高效、環保消毒。必須從新思路、新技術和新材料的研究中尋找突破。鑒于此我們提出了光熱耦合消毒技術概念，其原理是利用光能、熱能活化由納米材料組成的消毒材料表面，使其不但具備快速吸附轉移毒劑的能力，并且能夠使目標物分解，甚至礦化為小分子化合物。

發明內容

本發明的目的是為了克服目前消毒技術和消毒材料難以完成對于不同對象高效、環保的消毒，本發明將多種消毒方法和消毒材料相耦合，開發出光熱耦合吸附反應型消毒材料，并提供了該消毒材料的制備方法和使用該消毒材料消除受有毒危險化學品污染不同表面的消毒方法。

本發明就是將吸附消毒材料、納米金屬氧化物和光催化消毒材料三種消毒材料有機的結合起來，制備出光熱耦合吸附反應型消毒材料，在性能上發揮耦合效應，提高消毒反應速度和消毒效率。其中吸附消毒材料與納米金屬氧化物消毒材料復合形成吸附催化消毒材料，其對消毒目標物具有快速吸附轉移，并催化分解的能力；而外層太陽光響應的光催化消毒材料對消毒目標物具有快速反應消毒和深度氧化能力。在弱光或無光條件下，借助于吸附催化消毒材料可吸附并分解目標物，而在有光作用條件下，利用光催化作用深度降解消毒目標物，將其進一步無害化，這就實現了多種消毒作用的耦合，并提供了一個不同于以往的全新消毒方法和消毒材料，解決了吸附消毒材料僅能快速轉移目標物，納米金屬氧化物消毒材料消毒速度慢和光催化消毒材料難以在可見光區使用的問題。

本發明研制的關鍵在于光熱耦合吸附反應型消毒材料的結構設計，光熱耦合吸附反應型消毒材料的合成和光熱耦合消毒條件的優化。

本發明的光熱耦合吸附反應型消毒材料由納米金屬氧化物消毒材料2、吸附消毒材料3和太陽光光催化消毒材料4組成，其結構設計為三層復合式，最外層為太陽光光催化消毒材料4，中間層為吸附消毒材料3，內層為納米金屬氧化物消毒材料2，各組分含量占光熱耦合吸附反應型消毒材料重量的百分比如下：

太陽光光催化消毒材料?????????1～25％；

吸附消毒材料?????????????????30％～85％；