CN102230274A

CN102230274A - 低温原位合成法制备BiVO4复合空气净化功能织物

Info

Publication number: CN102230274A
Application number: CN 201110123389
Authority: CN
Inventors: 刘保江; 王振华; 瞿建刚; 何瑾馨
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2031-05-13
Also published as: CN102230274B

Abstract

本发明涉及一种低温原位合成法制备BiVO₄复合空气净化功能织物的方法，包括：(1)将织物在含有1，2，3，4-丁烷四羧酸，次磷酸钠，聚乙二醇400，渗透剂的改性液中二浸二轧，烘干，得处理过的织物；(2)将铋盐、稳定剂和十六烷基三甲基溴化铵在高速搅拌下逐渐加入到200mL磷酸盐缓冲液中，然后加入上述处理过的织物，再滴加含有偏矾酸盐的磷酸盐缓冲液，滴加完毕，用碱液调节反应体系pH值在5～9，最后在70～100℃下反应4～8小时，即可。本发明的制备方法简单、成本低，不增加新设备；本发明的复合空气净化功能职务的空气净化效果好，无二次污染，可应用于室内装饰领域，具有广阔的应用前景和市场前景。

Description

低温原位合成法制备BiVO<sub>4</sub>复合空气净化功能织物

技术领域

本发明属于空气净化功能织物的制备领域，特别涉及一种低温原位合成法制备BiVO₄复合空气净化功能织物的方法。

背景技术

据世界卫生组织报告，全世界每年由于室内空气污染造成160万人死亡，平均每20秒就有1人死亡。中国每年室内空气污染引起的超额死亡数已经达到11.1万人，超额急诊数达430万人次，直接和间接经济损失达107亿美元。

现在人们对建筑物的室内空气污染的危害基本上都有了解，而消费者对车内空气污染却知之甚少。实际上由于车内空间相对狭小以及内饰材料的不当使用，使得汽车内的空气有害物含量远高于室内有害物含量，车内环境污染极易对人们身体健康造成严重危害。据美国AnnArbor环境集团02年公布的一份报告称车内空气中的有害化合物含量是家居和办公室中的5到10倍。2004年3月由中国科协工程学会联合会汽车环境专业委员会组织发起的“首次中国汽车内环境污染情况调查”显示，有超过90％新车的室内环境存在不同程度的污染。2008年年底由国家地质实验测试中心公布的一份国产新车车内空气质量检测报告显示，通过对甲醛、苯、甲苯、二甲苯和总挥发性有机化合物这五项车内有害成分检测分析，受检的50款车型中有42款存在不同检测项超标问题，超标率达84％。据中国汽车工业协会统计，2009年我国已经成为世界汽车产销第一大国，汽车产销分别为1379.1万辆和1364.5万辆，同比增长48.3％和46.15％。

随着汽车进入家庭步伐的加快，以及人们健康意识的不断增强，车内空气污染问题也逐渐受到重视。目前我国由车内污染引起的纠纷日益增多，车内环境安全问题已受到了前所未有的关注。近年来，我国汽车工业和汽车消费均呈现持续、高速增长的趋势，为了有效控制车内空气污染，规范国内汽车市场，国家环保部启动了国家标准《车内空气污染物浓度限值及测量方法》的制订工作，即将于10月份出台新执行的国家标准《车内空气污染物浓度限及测量方法》中要求苯的浓度≤0.11mg/m³、甲苯浓度≤110mg/m³、苯乙烯浓度≤0.26mg/m³、甲醛浓度≤0.10mg/m³、乙醛浓度≤0.05mg/m³。

目前，常规方法去除车内空气污染效果并不理想。市场上使用较多的车内空气净化器大多是通过系统中的出风风机将车内空气排出，通过进风风机将新鲜空气吹进车内；外部空气在进入车内的过程中，通过ESP模块静电集尘系统进行除尘，然后与热交换模块进行能量交换，这样可以达到净化空气和控制车内温度的效果。但我们同时发现，由于改善车内环境的迫切要求，使得人们认为，车载空气净化器净化使用后车内空气污染物会完全消除，虽然通过车载空气净化器的通风系统可以将车内污染物排出车外，但将车外新鲜空气带进车内的同时也把一氧化碳、氮氧化物和气态颗粒物等常见的大气污染物带进车内，造成二次污染，这种去除车内污染物的方法是治标不治本的。国内外专家通过科学论证，提出符合健康绿色要求的“车内空气净化材料应是能去除有毒有害物质，深度净化车内空气质量同时又不会造成二次污染”。

近年来，光催化技术与室内空气净化技术不断交叉渗透，光催化法治理室内空气技术由于具有净化效果好、操作简单、处理过程中不会产生有毒、有害的中间产物等独特优点，在国内外室内空气深度净化领域得到了大量地推广应用。尽管无机光催化粉末材料制造及应用经验都较为成熟，纳米光催化剂对较高浓度的气体污染物有优异的光催化降解性能，但当气体污染物浓度较低时，由于吸附在光催化剂表面反应物浓度较低，光催化降解速率较慢，从而影响净化效果。由于纳米光催化剂颗粒极小，在高速处理气流时后易造成粉尘污染，需要将其负载于一定的载体上或者制备成膜。负载载体分为无机载体和有机载体。无机载体虽然可以解决纳米二氧化钛光催化剂负载的问题，但是由于其使用不方便、催化剂长时间使用容易中毒失效等问题难以解决，严重影响了其使用性能。

为了解决上述问题，国内外开始了将光催化剂负载到纤维基材上的研究，突破了纳米光催化剂负载材料长期局限于陶瓷、玻璃和金属等无机材料的限制，而且利用纤维材料的多孔性和毛细管性能，使纤维表面吸附富集污染物，为纳米光催化剂提供高浓度反应物环境，这在很大程度上加快了光催化降解反应速率。此外纤维的吸附作用还可能使光催化降解反应可能产生的中间副产物在生成时即被吸附并被进一步氧化降解为简单的无机物，如二氧化碳和水。这样纤维不仅能够浓缩气态污染物，加速光催化降解反应，而且可以减少中间副产物，及时释放产物，不断推进降解反应，这对将光催化技术应用于室内空气净化和消除污染物是非常需要的。相比而言，纳米光催化技术和现代纺织加工技术相结合，在车内空气深度净化中则显得更有前景和生命力，国内外的研究和应用表明，纳米光催化功能纺织品可用于脱除空气中有机气体物、细菌和微生物等，而且由于容易加工成各种形状，可以装扮各种室内空间，具有较好的环境适应性，是获得美观、健康车内环境的较好选择。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低温原位合成法制备BiVO₄复合空气净化功能织物的方法，该方法简单、成本低，无二次污染，易于工业化生产；所制得织物具有阻燃、抗皱、抗菌、除臭和空气净化多重功效。

本发明的一种低温原位合成法制备BiVO₄复合空气净化功能织物的方法，包括：

(1)将织物在含有1，2，3，4-丁烷四羧酸5～7wt％，次磷酸钠5～7wt％，聚乙二醇4005～8wt％，渗透剂0.15～0.30wt％的改性液中二浸二轧，轧液率65～75％，烘干，得处理过的织物；

(2)将0.05～0.15mol铋盐、0.005～0.05mol稳定剂和0.005～0.01mol十六烷基三甲基溴化铵在500～1500r/min搅拌下逐渐加入到200mL磷酸盐缓冲液中，然后加入上述处理过的织物5～15g，再滴加200mL含有0.05～0.15mol偏矾酸盐的磷酸盐缓冲液，滴加完毕，用碱液调节反应体系pH值在5～9，最后在70～100℃下反应4～8小时，即可。

步骤(1)中所述的渗透剂为渗透剂JFC。

步骤(1)中所述的烘干的操作过程为：80℃预烘3min，120℃焙烘20s。

步骤(2)中所述的铋盐为硝酸铋、碳酸铋、氯化铋、醋酸铋中的一种。

步骤(2)中所述的稳定剂为乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、葡萄糖酸钠的一种。

步骤(2)中所述的偏钒酸盐为偏钒酸钠、偏钒酸钾或偏钒酸铵中的一种。

步骤(2)中所述的磷酸盐缓冲液是由物质的量浓度为0.025～0.05mol/L磷酸二氢钠和0.05-0.1mol/L磷酸氢钠混合液而成的。

步骤(2)中所述的碱液为1mol/L氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

本发明直接通过在织物上羧基化改性，提供晶粒生长的空间结合点，然后在织物上原位合成一种全新的绿色可见光光催化剂，在沸水中实现光催化剂晶型的转换，制备低温原位合成柔性空气净化材料，使其具有抗菌除臭和空气净化等功能。

本发明将半导体纳米粒子原位生长在纤维织物上，既解决了光催化剂在空气净化时的粉尘污染问题，又能避免光催化剂在柔性基材上团聚效率下降的问题；柔性空气净化材料表面的光触媒薄膜具有高亲水性，可形成防雾涂层，同时由于其强大的氧化作用，可氧化掉表面的污染物，保持自身清洁，柔性材料在可见光下能通过光催化降解有毒气体，并将其变为无毒无味的物质。

有益效果

(1)本发明的制备方法简单、成本低，不增加新设备，易于工业化生产；

(2)本发明的纤维原料来源广，易加工成各种形状，使用方便；

(3)本发明的复合空气净化功能职务的空气净化效果好，无二次污染，可长期使用，可应用于潜艇、医院病房、汽车内部装饰、飞机内部装饰等室内装饰领域，具有广阔的应用前景和市场前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

(1)织物在含有1，2，3，4-丁烷四羧酸5wt％，次磷酸钠5wt％，聚乙二醇400 6wt％，

渗透剂JFC 0.15wt％的改性液中二浸二轧，轧液率65％左右，烘干，得到处理过的织物。

(2)将0.05mol硝酸铋、0.005mol乙二胺四乙酸二钠和0.005mol十六烷基三甲基溴化铵在500r/min下逐渐加入到200mL磷酸盐缓冲液中，继续加入步骤(1)中处理过的织物5g，然后继续滴加200mL含有0.05mol偏钒酸钠的磷酸盐缓冲液，滴加完毕，用1mol/L氢氧化钠溶液调节反应体系pH值在5之间，最后在70℃下反应4小时，即得；其中磷酸盐缓冲液是由物质的量浓度为0.025mol/L磷酸二氢钠和0.05mol/L磷酸氢钠混合液组成。

将本发明制得的复合空气净化功能织物和普通的活性炭空气净化材料分别装入同一型号的空气净化器内，对在同一条件下：包括空间，有害气体浓度、时间进行对比测试，其结果如下：

实施例2

(1)织物在含有1，2，3，4-丁烷四羧酸6.80wt％，次磷酸钠7.0wt％，聚乙二醇4006.90wt％，渗透剂JFC 0.29wt％的改性液中二浸二轧，轧液率70％左右，烘干，得到处理过的织物。

(2)将0.1mol碳酸铋、0.01mol乙二胺四乙酸四钠和0.008mol十六烷基三甲基溴化铵在1000r/min搅拌下逐渐加入到200mL磷酸盐缓冲液中，继续加入步骤(1)中处理过的织物10g，然后继续滴加200mL含有0.1mol偏钒酸钾的磷酸盐缓冲液，滴加完毕，用1mol/L氢氧化钾溶液调节反应体系pH值在7之间，最后在85℃下反应6小时，即得；其中磷酸盐缓冲液是由物质的量浓度为0.035mol/L磷酸二氢钠和0.075mol/L磷酸氢钠混合液组成。

实施例3

(1)织物在含有1，2，3，4-丁烷四羧酸5.85wt％，次磷酸钠6.02wt％，聚乙二醇4006wt％，渗透剂JFC 02wt％的改性液中二浸二轧，轧液率75％左右，80℃预烘3min，120℃焙烘20s。

(2)将0.15mol醋酸铋、0.05mol葡萄糖酸钠和0.01mol十六烷基三甲基溴化铵在1500r/min搅拌下逐渐加入到200mL磷酸盐缓冲液中，继续加入步骤(1)中处理过的织物15g，然后继续滴加200mL含有0.15mol偏钒酸铵的磷酸盐缓冲液，滴加完毕，用1mol/L氢氧化钠溶液调节反应体系pH值在9之间，最后在100℃下反应8小时，即可；其中磷酸盐缓冲液是由物质的量浓度为0.05mol/L磷酸二氢钠和0.1mol/L磷酸氢钠混合液组成。

将本发明制得的空气自净化功能织物和普通的活性炭空气净化材料分别装入同一型号的空气净化器内，对在同一条件下：包括空间，有害气体浓度、时间进行对比测试，其结果如下：

Claims

1.一种低温原位合成法制备BiVO₄复合空气净化功能织物的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的一种低温原位合成法制备BiVO₄复合空气净化功能织物的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的渗透剂为渗透剂JFC。

3.根据权利要求1所述的一种低温原位合成法制备BiVO₄复合空气净化功能织物的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的烘干的操作过程为：80℃预烘3min，120℃焙烘20s。

4.根据权利要求1所述的一种低温原位合成法制备BiVO₄复合空气净化功能织物的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的铋盐为硝酸铋、碳酸铋、氯化铋、醋酸铋中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种低温原位合成法制备BiVO₄复合空气净化功能织物的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的稳定剂为乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、葡萄糖酸钠的一种。

6.根据权利要求1所述的一种低温原位合成法制备BiVO₄复合空气净化功能织物的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的偏钒酸盐为偏钒酸钠、偏钒酸钾或偏钒酸铵中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种低温原位合成法制备BiVO₄复合空气净化功能织物的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的磷酸盐缓冲液是由物质的量浓度为0.025～0.05mol/L磷酸二氢钠和0.05-0.1mol/L磷酸氢钠混合液而成的。

8.根据权利要求1所述的一种低温原位合成法制备BiVO₄复合空气净化功能织物的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的碱液为1mol/L氢氧化钠或氢氧化钾溶液。