[發明專利]一種負載V/N摻雜納米二氧化鈦的HKUST-1/CNF復合膜的制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110677032.5
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113351174A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 陳子成;何向陽;張蘭河;李正;張健;張海豐;樊光源;張慧雯
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;B01J31/22;F24F8/167
• 代理公司: 黑龍江立超同創知識產權代理有限責任公司 23217
• 代理人: 楊立超

一種負載V/N摻雜納米二氧化鈦的HKUST?1/CNF復合膜的制備方法及應用，它涉及環保材料技術領域，具體涉及一種摻雜型納米二氧化鈦的HKUST?1/CNF復合膜的制備方法及應用。本發明的目的是要解決現有吸附材料吸附及降解甲醛的能力均較差的問題。制備方法：一、制備HKUST?1/CNF復合膜；二、制備納米V?TiO₂溶膠和納米N?TiO₂型溶膠；三、提拉涂膜，得到負載V/N摻雜納米二氧化鈦的HKUST?1/CNF復合膜。在可見光條件下將負載V/N摻雜納米二氧化鈦的HKUST?1/CNF復合膜用于吸附降解甲醛。優點：吸附甲醛能力強，對甲醛能夠發生鏈式降解反應，穩定性好，可重復利用。

技術領域

本發明涉及環保材料技術領域，具體涉及一種摻雜型納米二氧化鈦的HKUST-1/CNF復合膜的制備方法及應用。

背景技術

據2015年世界衛生組織(WHO)調查結果顯示，世界上有30％的新建和重修建筑的室內空氣存在著較為嚴重的可揮發有機物(VOC)污染。研究表明截至2018年，全球每年因室內甲醛污染導致的死亡人數達280萬。治理封閉環境空氣中游離的甲醛氣體，以減小其對人體的危害引起了很多研究者的關注。目前治理技術主要有：吸附法、化學中合法、臭氧氧化法、空氣負離子法和光催化法。其中吸附法是利用具有吸附能力的物質吸附甲醛來達到降低甲醛濃度的目的。光催化技術是光化學和催化劑兩者的有機結合，以光為能量激活催化劑，反應在常溫常壓下就可進行。光催化劑受光照后產生的羥基自由基能有效分解甲醛，將其轉化成H₂O和CO₂，起到降解甲醛的作用。

納米TiO₂是一種常見的光催化劑，其能吸收紫外光區(波長小于387nm)而被激發產生電子-空穴對，與吸附在TiO₂表面的氧和水分子反應生成活性自由基和活性氧，進而與空氣中的有害氣體發生鏈式降解反應。而太陽光中只有4％的紫外光，這極大地限制了其實際應用。離子摻雜的改性納米TiO₂能帶結構會發生變化，因此實現納米TiO₂光催化活性的改變，在可見光下可發生降解甲醛等有害氣體的鏈式反應。納米纖維素的獨特形態和活性基團可促進生物模板納米粒子的合成和物理沉積，MOFs材料的高孔隙率、高比表面積等特性，將二者結合可制備具有穩定的層級孔結構的吸附材料。

中國已公開專利《一種高吸附性炭塑復合材料的制造工藝》(申請號：CN201810885832.4)，該方法將竹炭顆粒、納米纖維素(CNF)、納米TiO₂和塑粉混合制備成炭塑復合材料，其中竹炭經碳化后具備明顯的多孔性結構，再負載有納米TiO₂從而具備光降解甲醛的能力，能夠吸附封閉環境中甲醛氣體。但該發明使用的純納米TiO₂在自然光下降解甲醛的能力微弱，且竹炭顆粒的孔徑大，吸附甲醛的能力有限，當吸附甲醛的量達到飽和時會出現解吸的現象，不利于長期去除封閉環境中的甲醛。

中國已公開專利《一種金屬有機骨架材料及制備方法與吸附甲醛的應用》(申請號：CN201711446955.X)，該方法使用釔金屬離子鹽和均苯三甲酸溶液混合，置于反應釜中加熱，經過洗滌干燥后，得到一種金屬有機骨架材料。該發明可用于甲醛的吸附，且經過甲醛吸附循環測試實驗，重復5次仍然具有一定的吸附性能，顯示了該材料具有較好的重復利用效果。但該發明提供的金屬有機骨架材料呈粉末狀，在實際應用中會因為與甲醛接觸面積小，而導致材料吸附活性位點的利用率低進而影響了其吸附效果。

因此在封閉環境中采用現有多孔性的吸附材料進行吸附去除或采用現有光催化劑使其吸附的甲醛降解，但均未能有效地提高吸附材料吸附并降解甲醛的能力。

發明內容

本發明的目的是要解決現有吸附材料吸附及降解甲醛能力均較差的問題，而提供一種負載V/N摻雜納米二氧化鈦的HKUST-1/CNF復合膜的制備方法及應用。

一種負載V/N摻雜納米二氧化鈦的HKUST-1/CNF復合膜的制備方法，具體是按以下步驟完成的：