一種催化分解型空氣凈化材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種催化分解型空氣凈化材料及其制備方 法，該空氣凈化材料可吸附、分解甲醛、乙醛、苯、甲苯、VOCs、氮氧化物等污染性氣體。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，空氣污染問題一直是亟待解決的問題，空氣中超標(biāo)的醛類污染物、苯系 物、硫化物、一氧化碳（CO)和氮氧化物等是影響人類健康的有害氣體。能源、化工、冶金、交 通等行業(yè)燃用化石燃料（煤、石油、氣油等）所釋放的煙氣中含有大量的SOjP NOx，對大氣 造成嚴(yán)重污染。此外，人類活動產(chǎn)生的各種粉塵，還有氣候惡化造成的沙塵等固體懸浮顆粒 對環(huán)境空氣的污染，以及來自各類裝飾材料和日用化學(xué)品的可揮發(fā)性有機(jī)污染物越來越多 地進(jìn)入住宅和公共建筑物，導(dǎo)致人居環(huán)境污染急劇增加，人類致癌比例不斷升高，因而解決 室內(nèi)空氣污染問題，是提高人們健康指數(shù)的必要手段。
[0003] 調(diào)查顯示，我國90%的新裝居室和95%的新裝辦公場所存在甲醛、乙醛、苯、甲 苯、VOCs氣體污染物超標(biāo)現(xiàn)象。由于絕大部分人類活動在室內(nèi)進(jìn)行，所以室內(nèi)環(huán)境污染對 人們健康和人口重量造成極大的危害。世界衛(wèi)生組織的一項統(tǒng)計顯示，室內(nèi)環(huán)境污染造成 的疾病負(fù)擔(dān)超過室外同級別污染造成負(fù)擔(dān)的6倍。上世紀(jì)九十年代，我國每年由室內(nèi)環(huán)境 污染引起的超額死亡數(shù)達(dá)11萬人，超額門診數(shù)達(dá)13萬人次，超額急診數(shù)達(dá)150萬人次，因 此而造成的經(jīng)濟(jì)損失超過100億美元。
[0004] 為適應(yīng)人們對空氣重量的要求，市場上出現(xiàn)了各種類型的空氣凈化器，目前國內(nèi) 外公認(rèn)的空氣凈化方法主要是利用吸附法和靜電法對污染物進(jìn)行去除，采用活性炭等多孔 材料來吸附空氣中的有害氣體，并帶有負(fù)離子發(fā)生器產(chǎn)生一定量的負(fù)離子。但是，活性炭對 甲醛、乙醛、苯、VOCs、氮氧化物等的清除效果不是很理想，且活性炭的吸附容量有限，在吸 附達(dá)到飽和以后，就會出現(xiàn)污染物穿透現(xiàn)象。這時，吸附材料不僅丟失對污染物的吸附特 性，所吸附的有害污染物反而會造成二次污染，成為新的污染源。
[0005] 目前國內(nèi)外已經(jīng)開始研究利用納米光觸媒技術(shù)凈化室內(nèi)空氣。將納米光觸媒和吸 附劑結(jié)合，利用吸附劑的吸附性能以及納米光催化劑在常溫下即能將有害氣體分解為無害 氣體的特性來凈化室內(nèi)空氣。如：用活性炭或活性炭纖維作光催化劑的載體制備凈化材料 等。但由于這類光催化作用僅在紫外光的照射下才能發(fā)揮作用，而室內(nèi)環(huán)境很難滿足紫外 光照條件，因此采用這種方式制成的材料目前實用性不強(qiáng)，且成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種催化分解型空氣凈化材料，該材料空氣凈化能力強(qiáng)、作 用穩(wěn)定、可循環(huán)使用、無需光照、無需加熱，適用范圍廣、應(yīng)用方便。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明設(shè)計一種催化分解型空氣凈化材料的制備方法，其特征 在于包括以下步驟：
[0008] 1)將粘土、透氣膠、CuO納米棒、椰殼活性炭粉和納米光敏金屬氧化物、活性MnO2 納米棒與水均勾混合，制得混合衆(zhòng)料。所述混合衆(zhòng)料中粘結(jié)劑、透氣膠、CuO納米棒、椰殼活 性炭粉、納米光敏金屬氧化物、活性此02納米棒和水按重量比為（0. 6~1) : (2~8) : (0~ 1) : (0 ~1) : (0 ~0· 9) : 10 : (20 ~30);
[0009] 2)通過浸泡法、噴涂法或涂層法等方法將步驟1)所制的混合漿料附著于基材上， 在80°C~IKTC條件下烘干，制得催化分解型空氣凈化材料。
[0010] 進(jìn)一步的，本發(fā)明設(shè)計一種催化分解型空氣凈化材料，其特征在于，其制備原料包 括粘結(jié)劑、透氣膠、CuO納米棒、椰殼活性炭粉和納米光敏金屬氧化物、活性Mn02m米棒和 7K，各種原料的重量比為（〇· 6~1) : (2~8) : (0~1) : (0~1) : (0~0· 9) : 10 : (20~30); 采用所述的制備原料和上述的制備方法，即得所述的催化分解型空氣凈化材料。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：該空氣凈化材料不僅能利用物理吸附 性將有害氣體吸附至材料表面，還能使有害氣體與材料之間形成化學(xué)吸附，并通氧化物的 高效催化氧化作用，將有害氣體分解成二氧化碳和水，達(dá)到徹底凈化空氣的目的。該空氣 凈化材料的制備工藝簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不僅限 于下述實施例。
[0013] -種催化分解型空氣凈化材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
[0014] 1)將粘土、透氣膠、CuO納米棒、椰殼活性炭粉和納米光敏金屬氧化物、活性MnO2納米棒與水均勾混合，制得混合衆(zhòng)料。所述混合衆(zhòng)料中粘結(jié)劑、透氣膠、CuO納米棒、椰殼活 性炭粉、納米光敏金屬氧化物、活性此02納米棒和水按重量比為（0. 6~1) : (2~8) : (0~ 1) : (0 ~1) : (0 ~0· 9) : 10 : (20 ~30);
[0015] 2)通過浸泡法、噴涂法或涂層法等方法將步驟1)所制的混合漿料附著于基材上， 在80°C~IKTC條件下烘干，制得催化分解型空氣凈化材料。
[0016] -種催化分解型空氣凈化材料，其特征在于，其制備原料包括粘結(jié)劑、透氣膠、CuO 納米棒、椰殼活性炭粉和納米光敏金屬氧化物、活性MnO2納米棒和水，各種原料的重量比為 (0· 6~1) : (2~8) : (0~1) : (0~1) : (0~0· 9) : 10 : (20~30);采用所述的制備原料和 上述的制備方法，即得所述的催化分解型空氣凈化材料。
[0017] 所述活性MnOjft米棒制備方法為：分別將重量比為I: (1~1. 5) : (0. 1~ 0. 5) : (6. 0~6. 5)的正7價錳鹽、正2價錳鹽、堿和蒸餾水混合攪拌，將其混合液轉(zhuǎn)入帶有 聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜內(nèi)，再加入蒸餾水調(diào)節(jié)至反應(yīng)釜內(nèi)襯體積的60% -70%，密 封，升溫至140~180°C，反應(yīng)4h，反應(yīng)結(jié)束后抽濾，并放置于真空干燥箱中，從室溫加熱至 140~180°C，恒溫反應(yīng)一定時間，自然冷卻至室溫，即制得活性此02納米棒；所得的活性 MnOi^米棒為α/β型、γ/β型、α/γ型或α / β / γ型，優(yōu)選的是α / β型活性MnO 2納 米棒。
[0018] 所述CuO納米棒方法為：先將IL lmol/L的尿素溶液緩慢滴加至等體積的Imol/ L的2價銅鹽溶液中，將其混合溶液轉(zhuǎn)入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜內(nèi)，再加入蒸餾 水調(diào)節(jié)至反應(yīng)釜內(nèi)襯體積的60% -70 %，密封，升溫至100~140°C，反應(yīng)4h，反應(yīng)結(jié)束后 抽濾，并放置于真空干燥箱中，從室溫加熱至60~80°C，恒溫反應(yīng)一定時間，自然冷卻至室 溫，即可制得CuO納米棒，優(yōu)選的是粒徑為40nm~60nm的CuO納米棒。
[0019] 所述正7價錳鹽為高錳酸鉀。
[0020] 所述正2價錳鹽為醋酸錳、硫酸錳、硝酸錳、氯化錳中的一種，優(yōu)選的是醋酸錳。
[0021 ] 所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉中的一種或多種，優(yōu)選的是氫氧化鈉。
[0022] 所述正2價銅鹽為醋酸銅、硫酸銅、硝酸銅、氯化銅中的一種，優(yōu)選的是硫酸銅；
[0023] 所述粘結(jié)劑為1000~3000目的活性γ -Al2O3、沸石粉、活性凹土或高嶺土中的一 種或幾種，優(yōu)選的是凹凸棒土。
[0024] 所述納米光敏金屬氧化物為!102、211〇、5;[02中的一種或幾種，粒徑為20111]1~5〇11111， 優(yōu)選的而是納米ΖηΟ。
[0025] 所述透氣膠包括水性光油、硅溶膠、EVA乳液中的一種或幾種。
[0026] 所述基材為海綿、水刺布、鋁基蜂窩、工業(yè)紙濕簾、瓦楞濕簾、PP紙拉網(wǎng)濕簾、陶瓷 蜂窩等材料，優(yōu)選的是鋁基蜂窩。
[0027] 所述催化分解型空氣凈化材料附著方法包括浸泡、噴涂、涂層等方法，優(yōu)選的是噴 涂法和浸泡法。
[0028] 實施例1
[0029] 本實施例提供一種催化分解型空氣凈化材料及其制備方法，具體為：
[0030] 1)分別將重量比為1:1:0. 1:6的高錳酸鉀、硫酸錳、氫氧化鈉和蒸餾水混合攪拌， 將其混合液轉(zhuǎn)入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜內(nèi)，再加入蒸餾水調(diào)節(jié)至反應(yīng)釜內(nèi)襯體 積的60 %，密封，升溫至140Γ，反應(yīng)4h，反應(yīng)結(jié)束后抽濾，并放置于真空干燥箱中，從室溫 加熱至180°C，恒溫反應(yīng)6h，自然冷卻至室溫，即制得α/β型活性此02納米棒。
[0031 ] 2)先將IL lmol/L的尿素溶液緩慢滴加至等體積的lmol/L的2價銅鹽溶液中，將 其混合溶液轉(zhuǎn)入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜內(nèi)，再加入蒸餾水調(diào)節(jié)至反應(yīng)釜內(nèi)襯體 積的60 %，密封，升溫至KKTC，反應(yīng)4h，反應(yīng)結(jié)束后抽濾，并放置于真空干燥箱中，從室溫 加熱至60°C，恒溫反應(yīng)一定時間，自然冷卻至室溫，即制得CuO納米棒。
[0032] 3)將凹凸棒土、硅溶膠、CuO納米棒、椰殼活性炭粉和納米二氧化鋅、α / β型活 性MnO2納米棒與水均勾混合，制得混合衆(zhòng)料。其中混合衆(zhòng)料中水、娃溶膠、凹凸棒土、CuO 納米棒、椰殼活性炭粉、納米二氧化鋅、α / β活性MnO2納米棒按重量比為20 :2 6 :0. 1 : 0. 2:0. 2:10均勻混合制得混合漿料。通過浸泡法將所述混合漿料附著于工業(yè)紙濕簾基材 上，在80°C條件下烘干，即得所述的催化分解型空氣凈化材料。其凈化效率如表1所示。
[0033] 實施例2
[0034] 本實施例提供一種催化分解型空氣凈化材料及其制備方法，具體為：
[0035] 1)分別將重量比為1:1. 1:0. 2:6. 1高錳酸鉀、醋酸錳、氫氧化鉀和蒸餾水混合攪 拌，將其混合溶液轉(zhuǎn)入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜內(nèi)，再加入蒸餾水調(diào)節(jié)至反應(yīng)釜 內(nèi)襯體積的65%，密封，升溫至150°C，反應(yīng)4h，反應(yīng)結(jié)束后抽濾，并放置于真空干燥箱中， 從室溫加熱至150°C，恒溫反應(yīng)6h，自然冷卻至室溫，即制得β/γ型活性此02納米棒。
[0036] 2)先將IL lmol/L的尿素溶液緩慢滴加至等體積的lmol/L的2價銅鹽溶液中，將 其混合溶液轉(zhuǎn)入帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜內(nèi)，再加入蒸餾水調(diào)節(jié)至反應(yīng)釜內(nèi)襯體 積的65 %，密封，升溫至IKTC，反應(yīng)4h，反應(yīng)結(jié)束后抽濾，并放置于真空干燥箱中，從室溫 加熱至70°C，恒溫反應(yīng)一定時間，自然冷卻至室溫，即制得CuO納米棒。
[0037] 3)將沸石粉、硅溶膠、CuO納米棒、椰殼活性炭粉和納米二氧化鈦、β / γ活性MnO2納米棒與水均