CN101480499A - 一种空气净化材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种空气净化材料及其制备方法，它由极性电气石粉体、碳纳米管、沸石粉体和由二氧化钛包裹金属纳米粉体混合而成，各成分的重量含量为：极性电气石粉体30～50％，碳纳米管10～30％，沸石粉体25～35％，二氧化钛包裹金属纳米粉体15％～30％。本发明利用沸石和二氧化钛包裹金属纳米粉体具有光催化作用和在局域场内可以增强电气石负离子散射性能以及碳纳米管的比表面积大，吸附力强的特点，因此产生的空气负离子浓度高，它可以有效吸附有害气体和空气异味、烟味，充分发挥负氧离子对细菌病毒的抑杀作用。本发明的空气净化材料可广泛用于净化室内空气，改善居室和汽车空气质量。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化材料及其制备方法。
背景技术
目前，常用空气负离子发生器来提高室内的负离子浓度，不仅耗电，而且容易产生有害气体，如氮氧化物和臭氧等。
极性电气石(tourmaline)是一种硅酸岩矿物，它的化学成分是硅酸盐、硼、镁、铝等，它具有压电性和热电性。压电性良好的可用于电子工业，并且可以用于陶瓷、保健品、衣料、烟草等行业。极性电气石超细粉体它能持续恒久的释放负离子和发射远红外线(4～14微米)，并能产生0.06毫安的生物电流，净化空气。随着高新技术的开发与发展，极性电气石可广泛用于环保、医疗、日用化工、塑料、建筑装潢、国防、负离子发生装置、健康衣料及保健品、化妆品、卷烟、配药、汽车、涂料、改良土壤、水质处理、净化空气以及屏蔽电磁辐射等高科技领域。但仅以极性电气石作为空气净化剂，它产生的负离子浓度不够，效率低。
碳纳米管自1991年被发现特别是单层碳纳米管的发现和宏观量的合成成功以来，引起了人们的广泛兴趣，已成为富勒烯领域的一个主要的研究热点，是物理化、化学和材料科学等学科中最前沿的研究领域之一。由于其独特的结构，碳纳米管的研究具有重大的理论意义和潜在的应用价值，碳纳米管具有很好的化学稳定性和抗腐蚀性，它具有大的比表面积和空隙率，有利于它在催化、环保等领域的应用。
发明内容
针对现有负离子发生器存在的不足，本发明的目的是提供一种能高效提高负离子浓度的空气净化材料及其制备方法。
本发明的空气净化材料由极性电气石粉体、碳纳米管、沸石粉体和由二氧化钛包裹金属纳米粉体混合而成，各成分的含量(按重量)为：极性电气石粉体30～50％，碳纳米管10～30％，沸石粉体25～35％，二氧化钛包裹金属纳米粉体15％～30％。
本发明的空气净化材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将极性电气石和沸石分别球磨至粒径为0.1～5微米的粉体；
2)将碳纳米管在酸溶液中进行提纯；
将碳纳米管加入到硝酸、硫酸、盐酸溶液或它们的混合溶液中，将加入碳纳米管的酸溶液放在超声波振荡器中超声处理至少10分钟，过滤出碳纳米管并用水将其反复冲洗至中性(PH值接近7)，然后在100度以上充分烘干。
3)二氧化钛包裹金属纳米粉体的制备
将分散与稳定剂加入到四氯化钛，同时加水在常温下进行水解反应，分散与稳定剂的用量为四氯化钛重量的0.5～5％，过滤出胶体，然后在胶体中再加入胶体重量0.1～5％的金属纳米粉体，用NaOH调节PH值到6～8，同时搅拌、均匀分散，得到二氧化钛包裹金属纳米粉体的浆料；
4)将步骤1)和2)的极性电气石和沸石粉体以及碳纳米管按重量比例加入浆料中，干燥，分散，即得本发明的空气净化材料。
本发明中，所述的极性电气石可以选择镁电气石、铁电气石、铁镁电气石和锂电气石中的一种或几种。所说的金属纳米粉体可以是银，铜或锌的纳米粉体，或者是银氧化物，铜氧化物或锌氧化物的纳米粉体，或者是银盐，铜盐或锌盐的纳米粉体。所说的碳纳米管可以是单壁碳纳米管，多壁碳纳米管或它们的混合物。
本发明中，所说的分散与稳定剂可采用油酸、聚甲基丙烯酸甲脂、丙酮、乙二醇和丙三醇中的一种或几种。所说的沸石可以采用市购的经过酸浸、焙烧活化处理的沸石。
本发明制备过程中，对所用酸溶液的浓度无特殊要求。
本发明的空气净化材料具有以下优点：
本发明的空气净化材料，其极性电气石能产生空气负离子，由于沸石和二氧化钛包裹金属纳米粉体具有光催化作用和在局域场内可以增强电气石负离子散射性能的特点，因此产生的空气负离子浓度高，甚至可达1200个/cm3以上(静态)。利用碳纳米管的比表面积(240m2/g)大，吸附力强的特性，以碳纳米管作为有毒有害气体分子的吸附剂，它可以有效吸附有害气体和空气异味、烟味，充分发挥负氧离子对细菌病毒的抑杀作用。本发明的空气净化材料可广泛用于净化室内空气，改善居室和汽车空气质量，冰箱除臭保鲜，用于制作环保内墙涂料，功能纤维，功能塑料等。
具体实施方式
实施例1.
1)精选天然铁镁电气石块体，经酸洗并烘干机械球磨粉碎，选取粒径0.1～5微米的粉体。市购经活化处理的(酸浸、焙烧)沸石，机械球磨粉碎，选取粒径0.1～5微米的粉体；
2)将碳纳米管加入到硝酸溶液中，将加入碳纳米管的硝酸溶液放在超声波振荡器中超声处理20分钟，过滤出碳纳米管并用水将其反复冲洗至中性，然后干燥去除水分。
3)将油酸和聚甲基丙烯酸甲酯加入到四氯化钛，同时加水在常温下进行水解反应，油酸和聚甲基丙烯酸甲酯的用量各为四氯化钛重量的1.5％，过滤出胶体，然后在胶体中再加入胶体重量0.1％的纳米银，用NaOH调节PH值到7，同时搅拌、用超声波均匀分散，得到二氧化钛包裹纳米银的浆料；
3)将上述纳米银浆料、碳纳米管、铁镁电气石粉体和沸石粉体按(重量％)比10：5：50：35混合，干燥，用超声波分散，得到负离子浓度为900个/cm3的空气净化材料。
实施例2.
1)精选天然镁电气石块体，经酸洗并烘干机械球磨粉碎，选取粒径0.1～5微米的粉体。市购经活化处理的(酸浸、焙烧)沸石，机械球磨粉碎，选取粒径0.1～5微米的粉体；
2)将碳纳米管加入到盐酸溶液中，将加入碳纳米管的盐酸溶液放在超声波振荡器中超声处理60分钟，过滤出碳纳米管并用水将其反复冲洗至中性，然后干燥去除水分。
3)将油酸和聚甲基丙烯酸甲酯加入到四氯化钛，同时加水在常温下进行水解反应，油酸和聚甲基丙烯酸甲酯的用量各为四氯化钛重量的2％，过滤出胶体，然后在胶体中再加入胶体重量0.3％的纳米锌，用NaOH调节PH值到7，同时搅拌、用超声波均匀分散，得到二氧化钛包裹纳米锌的浆料；
4)将上述纳米锌浆料、碳纳米管、镁电气石粉体和沸石粉体按(重量％)比15：5：55：25混合，干燥并用超声波分散，得到能激发负离子浓度为1200个/cm3的空气净化材料。
实施例3.
1)精选天然锂电气石块体，经酸洗并烘干机械球磨粉碎，选取粒径0.1～5微米的粉体。市购经活化处理的(酸浸、焙烧)沸石，机械球磨粉碎，选取粒径0.1～5微米的粉体；
2)将碳纳米管加入到硝酸和盐酸的混合溶液中，将加入碳纳米管的混合酸溶液放在超声波振荡器中超声处理100分钟，过滤出碳纳米管并用水将其反复冲洗至中性，然后干燥去除水分。
3)将丙三醇加入到四氯化钛，同时加水在常温下进行水解反应，丙三醇的用量为四氯化钛重量的3％，过滤出胶体，然后在胶体中再加入胶体重量0.3％的纳米铜，用NaOH调节PH值到7，同时搅拌、用超声波均匀分散，得到二氧化钛包裹纳米铜的浆料；
3)将上述纳米铜浆料、碳纳米管、锂电气石粉体和沸石粉体按(重量％)比10：20：45：25混合，干燥并用超声波分散，得到负离子浓度为600个/cm3的空气净化材料。
实施例4.
1)精选天然镁电气石块体，经酸洗并烘干机械球磨粉碎，选取粒径0.1～5微米的粉体。市购经活化处理的(酸浸、焙烧)沸石，机械球磨粉碎，选取粒径0.1～5微米的粉体；
2)将碳纳米管加入到硫酸溶液中，将加入碳纳米管的硫酸溶液放在超声波振荡器中超声处理120分钟，过滤出碳纳米管并用水将其反复冲洗至中性，然后干燥去除水分。
3)将油酸、丙酮和乙二醇加入到四氯化钛，同时加水在常温下进行水解反应，油酸、丙酮和乙二醇的用量各为四氯化钛重量的1％，过滤出胶体，然后在胶体中再加入胶体重量0.5％的纳米氧化锌，用NaOH调节PH值到7，同时搅拌、用超声波均匀分散，得到二氧化钛包裹纳米氧化锌的浆料；
3)将上述纳米氧化锌浆料、碳纳米管、镁电气石粉体和沸石粉体按(重量％)比15：30：30：25混合，干燥并用超声波分散，得到能激发负离子浓度为800个/cm3的空气净化材料。
Claims (6)
1.一种空气净化材料，其特征在于它是由极性电气石粉体、碳纳米管、沸石粉体和由二氧化钛包裹金属纳米粉体混合而成，各成分的含量(按重量)为：极性电气石粉体30～50％，碳纳米管10～30％，沸石粉体25～35％，二氧化钛包裹金属纳米粉体15％～30％。
2.按权利要求1所述的空气净化材料，其特征在于所说的极性电气石为镁电气石、铁电气石、铁镁电气石和锂电气石中的一种或几种。
3.按权利要求1所述的空气净化材料，其特征在于所说的碳纳米管为单壁碳纳米管，多壁碳纳米管或它们的混合物。
4.按权利要求1所述的空气净化材料，其特征在于所说的金属纳米粉体是银，铜或锌的纳米粉体，或者是银氧化物，铜氧化物或锌氧化物的纳米粉体，或者是银盐，铜盐或锌盐的纳米粉体。
5.权利要求1所述的空气净化材料的制备方法，其特征是包括以下步骤：
1)将极性电气石和沸石分别球磨至粒径为0.1～5微米的粉体；
2)将碳纳米管在酸溶液中进行提纯；
将碳纳米管加入到硝酸、硫酸、盐酸溶液或它们的混合溶液中，将加入碳纳米管的酸溶液放在超声波振荡器中超声处理至少10分钟，过滤出碳纳米管并用水将其反复冲洗至中性，然后干燥去除水分。
3)二氧化钛包裹金属纳米粉体的制备
将分散与稳定剂加入到四氯化钛，同时加水在常温下进行水解反应，分散与稳定剂的用量为四氯化钛重量的0.5～5％，过滤出胶体，然后在胶体中再加入胶体重量0.1～5％的金属纳米粉体，调节PH值到6～8，同时搅拌、均匀分散，得到二氧化钛包裹金属纳米粉体的浆料；
4)将步骤1)和2)的极性电气石和沸石粉体以及碳纳米管按重量比例加入浆料中，干燥，分散，即得本发明的空气净化材料。
6.根据权权利要求5所述的空气净化材料的制备方法，其特征是所说的分散与稳定剂是油酸、聚甲基丙烯酸甲脂、丙酮、乙二醇和丙三醇中的一种或几种。
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Application publication date: 20090715 |