一種改性二氧化鈦/竹炭復(fù)合型環(huán)保氣凝膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改性二氧化鈦/竹炭復(fù)合型環(huán)保氣凝膠及其制備方法，屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]居室內(nèi)各種建筑裝飾材料，如人造板、木質(zhì)復(fù)合地板、層壓木質(zhì)板家具和膠粘劑等會(huì)發(fā)出甲醛、鹵代烴、芳香烴等有毒污染物，危害人體健康。
[0003]二氧化鈦被認(rèn)為是最有效的、無害環(huán)境的光催化劑，廣泛用于各種污染物的降解。而二氧化鈦氣凝膠是由納米粒子或者高聚物分子相互聚結(jié)而構(gòu)成的多孔三維網(wǎng)絡(luò)固體材料，其內(nèi)部孔洞和基本組成顆粒的尺寸均處于納米量級(jí)，是具有高比表面積的介孔材料，污染物可在其內(nèi)外表面同時(shí)進(jìn)行吸附和降解，效率得到增強(qiáng)。因此，二氧化鈦氣凝膠可以用于室內(nèi)或車內(nèi)的建筑、裝飾材料，有效吸附和降解有毒污染物。
[0004]但是，現(xiàn)有的二氧化鈦氣凝膠的制備存在以下問題:(I)鈦源一般采用鈦酸丁酯，而鈦酸丁酯會(huì)分解產(chǎn)生二氧化鈦和丁醇，丁醇不僅氣味難聞，而且有毒，會(huì)導(dǎo)致皮膚病，危害身體健康；(2)由于沒有對(duì)二氧化鈦改性，因此二氧化鈦氣凝膠不具有可見光光催化作用，而且無殺菌和釋放遠(yuǎn)紅外線和負(fù)氧離子等功能；(3)制備得到的氣凝膠的比表面積小、孔隙率低、孔徑分布不均勻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種改性二氧化鈦/竹炭復(fù)合型環(huán)保氣凝膠及其制備方法，所述氣凝膠具有納米結(jié)構(gòu)、安全無毒、大比表面積、高孔隙率、孔徑分布均勻以及強(qiáng)光催化作用的優(yōu)點(diǎn)，能夠用于室內(nèi)或車內(nèi)的甲醛、鹵代烴、甲苯等有害氣體的凈化。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:一種改性二氧化鈦/竹炭復(fù)合型環(huán)保氣凝膠，其原料包括鈦酸乙酯10mL、表面活性劑0.001?0.006g、0.001?0.006mol/L的硝酸銀溶液I?3mL、冰醋酸和竹炭粉，所述硝酸銀溶液和冰醋酸的體積比為1:0.01?0.04，所述竹炭粉的質(zhì)量是鈦酸乙酯質(zhì)量的0.01%?0.20%，由于鈦酸乙酯密度約為lg/mL，其質(zhì)量為10g，因此竹炭粉質(zhì)量為0.001?0.02g。
[0007]前述的改性二氧化鈦/竹炭復(fù)合型環(huán)保氣凝膠中，所述表面活性劑為十六烷基葡萄糖苷或十八烷基葡萄糖苷。
[0008]前述的改性二氧化鈦/竹炭復(fù)合型環(huán)保氣凝膠中，所述竹炭粉的粒度為300?500目，所述竹炭粉中混有2 %?6 %的硼硅酸鋁鉀。
[0009]如前述的改性二氧化鈦/竹炭復(fù)合型環(huán)保氣凝膠的制備方法，包括以下步驟:
[0010]步驟一，將鈦酸乙酯溶于無水乙醇，再加入表面活性劑攪拌均勻，得到溶液A ；
[0011]步驟二，將硝酸銀溶液溶于冰醋酸和水的混合液中，攪拌均勻，得到溶液B ;
[0012]步驟三，將溶液B逐滴滴入溶液A中，加入竹炭粉，攪拌均勻，靜置、陳化、洗滌；
[0013]步驟四，將步驟三的所得物置于微波爐中升溫至110?130°C熱處理I?5h，冷卻至室溫，即得改性二氧化鈦/竹炭復(fù)合型環(huán)保氣凝膠。
[0014]前述的改性二氧化鈦/竹炭復(fù)合型環(huán)保氣凝膠的制備方法中，所述鈦酸乙酯和無水乙醇按1:0.2?I的體積比混合。
[0015]前述的改性二氧化鈦/竹炭復(fù)合型環(huán)保氣凝膠的制備方法中，所述步驟二中，水為去離子水。
[0016]前述的改性二氧化鈦/竹炭復(fù)合型環(huán)保氣凝膠的制備方法中，所述步驟三中，溶液A與溶液B的體積比為1: 0.06?2。
[0017]前述的改性二氧化鈦/竹炭復(fù)合型環(huán)保氣凝膠的制備方法中，所述步驟三具體為:將溶液B逐滴滴入溶液A中，加入竹炭粉，攪拌均勻，靜置得到濕凝膠，將濕凝膠在室溫下陳化20h，加入無水乙醇浸泡5h，除去凝膠中未反應(yīng)的液體，分離除去乙醇，然后用正己烷洗滌除去改性液。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過對(duì)二氧化鈦氣凝膠進(jìn)行碳銀改性，使其具有納米膠體粒子相互聚集成的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、安全無毒、大比表面積、高孔隙率、孔徑分布均勻以及強(qiáng)光催化作用的優(yōu)點(diǎn)，不僅能夠殺菌、分解有機(jī)污染物，而且能釋放產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外線和負(fù)離子，從而進(jìn)一步促進(jìn)健康，可用于室內(nèi)或車內(nèi)的甲醛、鹵代烴、甲苯等芳香烴等有害氣體凈化，是一種在孔隙中充滿氣態(tài)分散介質(zhì)的高分散固態(tài)材料和新型的多功能環(huán)保材料。
[0019](I)竹炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，其分子細(xì)密多孔，比表面積大，質(zhì)地堅(jiān)硬，有很強(qiáng)的吸附能力，能凈化空氣、消除異味、吸濕防霉、抑菌驅(qū)蟲；竹炭比普通的活性炭具有更強(qiáng)的性能，它對(duì)空氣中有害氣體(甲醛、氨氣、苯、甲苯等)具有很大的吸附性能，而且還能釋放產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外線和負(fù)氧離子。
[0020](2)硼硅酸鋁鉀也具有釋放遠(yuǎn)紅外線和負(fù)氧離子功能，并且耐高溫，因此在在竹炭中加入一定量的硼硅酸鋁鉀可以提高釋放遠(yuǎn)紅外線和負(fù)氧離子功能，可以提高材料的穩(wěn)定性。
[0021](3)制備中，加入硝酸銀，與竹炭一起來對(duì)二氧化鈦進(jìn)行改性，使其在自然光/可見光的作用下，即可催化分解病菌、甲醛、鹵代烴、芳香烴等有毒污染物，具有高活性、無二次污染、無剌激性、安全無毒等優(yōu)點(diǎn)，其中銀具有殺菌的功效。而且硝酸銀的加入順序跟有利于實(shí)現(xiàn)銀與二氧化鈦分子級(jí)別的充分接觸，增強(qiáng)改性效果更大，提高二氧化鈦的光催化作用。
[0022](4)制備過程中，優(yōu)選采用十六烷基葡萄糖苷或十八烷基葡萄糖苷作為表面活性劑，能充分的分散二氧化鈦粒子，增大比表面積，效果顯著。
[0023]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1:將1mL鈦酸乙酯溶于8mL無水乙醇中，再加入0.0Olg十六烷基葡萄糖苷攪拌均勻，得到溶液A ;將0.004mol/L的硝酸銀溶液ImL溶于水與0.0lmL冰醋酸的混合液中，攪拌均勻，得到溶液B ;將溶液B逐滴滴入溶液A中，溶液A與溶液B的體積比為1:0.06，再加入混有2%的硼硅酸鋁鉀的400目竹炭粉0.0Olg，攪拌均勻，靜置得到濕凝膠，將濕凝膠在室溫下陳化20h，加入無水乙醇浸泡5h，除去凝膠中未反應(yīng)的液體，分離除去乙醇，然后用正己烷洗滌除去改性液；將洗滌后的所得物置于微波爐中升溫至110°C熱處理5h，冷卻至室溫，即得改性二氧化鈦/竹炭復(fù)合型環(huán)保氣凝膠；該氣凝膠的比表面積約為834.5m2/g、密度約為4.10mg/cm3，孔徑分布較均勾，大小約為13?18nm。
[0025]實(shí)施例2:將1mL鈦酸乙酯溶于2mL無水乙醇中