CN102658209A - 一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料及其制备方法，该方法包括以下工艺步骤：(1)将0.5-2重量份羟乙基甲基纤维素、0.5-2重量份木质纤维素、5-16重量份天然生物质胶粉及2-7重量份氧化钡通过水解并缩合成含羟基的三度空间高分子结构溶胶，该溶胶蒸发脱水成凝胶，低温煅烧成活性氧化物粉体；(2)将10-70份珍珠粉；20-80份硅藻土；30-50份天然负离子粉；10-20份无机压电晶体矿石粉，10-20份电气石矿粉，2-30份纳米二氧化钛，3-30份纳米二氧化锌，5-20份海泡石，5-30份钛白粉，研磨和焙烧后与步骤(1)得到的活性氧化物粉体进行聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理，制得产品。与现有技术相比，本发明具有活性高、节能环保等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气净化纳米材料，尤其是涉及一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料及其制备方法。
背景技术
80年代以后，开发的纳米TiO2用作透明效应和紫外线屏蔽剂，为纳米TiO2打开了市场，使纳米TiO2的生产和需求大大增加，成为钛白工业和涂料工业的一个新的增长点。纳米TiO2因其具有的特殊的物理、化学性质及其广阔的应用前景，必将拥有巨大的市场需求。尽管在我国纳米TiO2的市场刚刚形成，但是随着纳米产品的普及以及人们消费观念的改变，以及纳米技术和对纳米TiO2产品应用的不断深入、市场的不断规范和发展，纳米TiO2必将迎来广阔的市场发展空间并带来巨大的社会和经济效益。
目前国产的纳米级的二氧化钛粒径多在100纳米左右，催化效率不高，而在5-10纳米粒径的产品市场上还比较少。一般光触媒只能在波长200～380纳米的紫外线光照射下，产生光催化作用，而需要进行光触媒治理的室内和车内往往达不到这种光触媒的激活条件。紫外线光触媒依靠太阳光内的紫外线或者人造紫外线光源催化二氧化纳反应形成分解薄膜。紫外线光触媒对紫外线的光线强度和采光条件要求比较高，且人造紫外线对人体伤害较大。目前的光触媒大多运用粘合技术，但如果粘合技术不过关，二氧化钛就容易脱落，就不可能具备长期有效性。同时，纳米二氧化钛粒子容易团聚，如果分散技术不好，将会形成较大个体的二氧化钛颗粒，这与光触媒技术要求的纳米技术(大比表面积)相违背，处理能力急剧下降。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料，其特征在于，该材料包括以下组分及重量份含量：
组分 重量份
珍珠粉 10-70份；
硅藻土 20-80份；
天然负离子粉 30-50份；
无机压电晶体矿石粉 10-20份；
电气石矿粉 10-20份；
纳米二氧化钛 2-30份；
纳米二氧化锌 3-30份；
海泡石 5-20份；
氧化钡 2-7份；
钛白粉 5-30份；
天然生物质胶粉 5-16份；
木质纤维素 0.5-2份；
羟乙基甲基纤维素 0.5-2份。
所述的材料包括以下优选组分及重量份含量：
组分 重量份
珍珠粉 40-60份；
硅藻土 50-70份；
天然负离子粉 35-40份；
无机压电晶体矿石粉 14-16份；
电气石矿粉 14-16份；
纳米二氧化钛 10-20份；
纳米二氧化锌 10-20份；
海泡石 10-15份；
氧化钡 4-6份；
钛白粉 10-20份；
天然生物质胶粉 10-12份；
木质纤维素 0.8-1.2份；
羟乙基甲基纤维素 0.8-1.2份。
所述的珍珠粉为1000目珍珠粉，所述的硅藻土为1000目硅藻土，所述的天然负离子粉为1000目天然负离子粉，所述的无机压电晶体矿石粉为1000目无机压电晶体矿石粉、所述的电气石矿粉为1000目电气石矿粉。
一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下工艺步骤：
(1)将0.5-2重量份羟乙基甲基纤维素、0.5-2重量份木质纤维素、5-16重量份天然生物质胶粉及2-7重量份氧化钡通过水解并缩合成含羟基的三度空间高分子结构溶胶，该溶胶蒸发脱水成凝胶，低温煅烧成活性氧化物粉体；
(2)将10-70份珍珠粉；20-80份硅藻土；30-50份天然负离子粉；10-20份无机压电晶体矿石粉，10-20份电气石矿粉，2-30份纳米二氧化钛，3-30份纳米二氧化锌，5-20份海泡石，5-30份钛白粉，研磨和焙烧后与步骤(1)得到的活性氧化物粉体进行聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理，制得新型高活性节能保温空气净化纳米材料产品。
步骤(1)所述的水解并缩合是将0.5-2重量份羟乙基甲基纤维素、0.5-2重量份木质纤维素、5-16重量份天然生物质胶粉及2-7重量份氧化钡加入10-20重量份的H2SO4溶液中，在65℃的水浴中加热2-3分钟；所述的溶胶蒸发脱水成凝胶的温度为60℃，所述的低温煅烧的温度为600℃。
所述的H2SO4溶液的浓度为0.2-0.3M。
步骤(2)所述的焙烧的温度为400-600℃，所述的聚合以偶氮二异丁腈为引发剂，加热到50-80℃，反应8-12h；所述的干燥的温度为100℃，所述的热处理为在200～300℃进行预热处理，时间为1～3小时，获得蓬松体产物，将其研磨，混匀；再将该产物在450℃-650℃进行热处理，时间为1～3小时。
所述的偶氮二异丁腈的加入量为0.1-1重量份。
与现有技术相比，本发明通过将稀土元素、有机硅、纳米矿晶等掺杂。无需添加分散剂、粘结剂。通过增强催化剂表面酸性提高光催化效率。非过渡金属的酞菁配合物，在650-700纳米(nm)波段的光波有很好的吸收能力。在以上研究基础上，进一步研究了纳米矿晶、非过渡金属的酞菁配合物与纳米光催化之间的协同作用，使光催化效率得到了大幅度提高，尤其是对光线的要求已上升到700NM以下的可见光范围。由此延伸制备了高自然光活性的纳米镀膜。采用晶种诱导超分子纳 米自组装技术和溶胶凝胶法，使产品在结晶过程中逐步在基材表面堆积形成镀膜，与基材结合致密，无需添加胶黏剂，常温成膜。膜层耐高温，在加热600℃以下，不发生晶相转变。成膜后，纳米晶胞粒径小于1纳米，光催化性极高。可以添加到固体、液体等多种材料中使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料的制备方法，该方法包括以下工艺步骤：
(1)将0.5重量份羟乙基甲基纤维素、2重量份木质纤维素、16重量份天然生物质胶粉及2重量份氧化钡加入10重量份的H2SO4溶液中，在65℃的水浴中加热2-3分钟水解缩合成含羟基的三度空间高分子结构溶胶，该溶胶于60℃蒸发脱水成凝胶，在600℃低温下煅烧成活性氧化物粉体，所述的H2SO4溶液的浓度为0.2M；
(2)将10重量份1000目珍珠粉；80重量份1000目硅藻土；30重量份1000目天然负离子粉；20重量份1000目无机压电晶体矿石粉，10重量份1000目电气石矿粉，2重量份纳米二氧化钛，30重量份纳米二氧化锌，5重量份海泡石，30重量份钛白粉，研磨和于400℃焙烧后与步骤(1)得到的活性氧化物粉体混合，加入偶氮二异丁腈0.1重量份作为引发剂，加热到50℃，进行聚合反应8h，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，于100℃干燥后，在200℃进行预热处理，时间为3小时，获得蓬松体产物，将其研磨，混匀；再将该产物在450℃进行热处理，时间为3小时，制得新型高活性节能保温空气净化纳米材料产品。
实施例2
一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料的制备方法，该方法包括以下工艺步骤：
(1)将2重量份羟乙基甲基纤维素、0.5重量份木质纤维素、5重量份天然生物质胶粉及7重量份氧化钡加入20重量份的H2SO4溶液中，在65℃的水浴中加热2-3分钟水解缩合成含羟基的三度空间高分子结构溶胶，该溶胶于60℃蒸发脱水成凝胶，在600℃低温下煅烧成活性氧化物粉体，所述的H2SO4溶液的浓度为0.3M；
(2)将70重量份1000目珍珠粉；20重量份1000目硅藻土；50重量份1000目天然负离子粉；10重量份1000目无机压电晶体矿石粉，20重量份1000目电气石矿粉，30重量份纳米二氧化钛，3重量份纳米二氧化锌，20重量份海泡石，5重量份钛白粉，研磨于600℃焙烧后与步骤(1)得到的活性氧化物粉体混合，加入偶氮二异丁腈1重量份作为引发剂，加热到80℃，进行聚合反应12h，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，于100℃干燥后，在300℃进行预热处理，时间为1小时，获得蓬松体产物，将其研磨，混匀；再将该产物在650℃进行热处理，时间为1小时，制得新型高活性节能保温空气净化纳米材料产品。
实施例3
一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料的制备方法，该方法包括以下工艺步骤：
(1)将0.8重量份羟乙基甲基纤维素、1.2重量份木质纤维素、10重量份天然生物质胶粉及4重量份氧化钡加入15重量份的H2SO4溶液中，在65℃的水浴中加热2-3分钟水解并缩合成含羟基的三度空间高分子结构溶胶，该溶胶于60℃蒸发脱水成凝胶，在600℃低温下煅烧成活性氧化物粉体，所述的H2SO4溶液的浓度为0.2M；
(2)将40重量份1000目珍珠粉；70重量份1000目硅藻土；35重量份1000目天然负离子粉；16重量份1000目无机压电晶体矿石粉，14重量份1000目电气石矿粉，20重量份纳米二氧化钛，10重量份纳米二氧化锌，15重量份海泡石，10重量份钛白粉，研磨于500℃焙烧后与步骤(1)得到的活性氧化物粉体混合，加入偶氮二异丁腈0.5重量份作为引发剂，加热到60℃，进行聚合反应10h，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，于100℃干燥后，在250℃进行预热处理，时间为2小时，获得蓬松体产物，将其研磨，混匀；再将该产物在500℃进行热处理，时间为2小时，制得新型高活性节能保温空气净化纳米材料产品。
实施例4
一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料的制备方法，该方法包括以下工艺步骤：
(1)将1.2重量份羟乙基甲基纤维素、0.8重量份木质纤维素、12重量份天然生物质胶粉及6重量份氧化钡加入18重量份的H2SO4溶液中，在65℃的水浴中加热2-3分钟水解并缩合成含羟基的三度空间高分子结构溶胶，该溶胶于60℃蒸发 脱水成凝胶，在600℃低温下煅烧成活性氧化物粉体，所述的H2SO4溶液的浓度为0.25M；
(2)将60重量份1000目珍珠粉；50重量份1000目硅藻土；40重量份1000目天然负离子粉；14重量份1000目无机压电晶体矿石粉，16重量份1000目电气石矿粉，10重量份纳米二氧化钛，20重量份纳米二氧化锌，10重量份海泡石，20重量份钛白粉，研磨于450℃焙烧后与步骤(1)得到的活性氧化物粉体混合，加入偶氮二异丁腈0.8重量份作为引发剂，加热到60℃，进行聚合反应10h，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，于100℃干燥后，在250℃进行预热处理，时间为2小时，获得蓬松体产物，将其研磨，混匀；再将该产物在600℃进行热处理，时间为2小时，制得新型高活性节能保温空气净化纳米材料产品。
Claims (8)
1.一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料，其特征在于，该材料包括以下组分及重量份含量：
组分 重量份
珍珠粉 10-70份；
硅藻土 20-80份；
天然负离子粉 30-50份；
无机压电晶体矿石粉 10-20份；
电气石矿粉 10-20份；
纳米二氧化钛 2-30份；
纳米二氧化锌 3-30份；
海泡石 5-20份；
氧化钡 2-7份；
钛白粉 5-30份；
天然生物质胶粉 5-16份；
木质纤维素 0.5-2份；
羟乙基甲基纤维素 0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料，其特征在于，所述的材料包括以下优选组分及重量份含量：
组分 重量份
珍珠粉 40-60份；
硅藻土 50-70份；
天然负离子粉 35-40份；
无机压电晶体矿石粉 14-16份；
电气石矿粉 14-16份；
纳米二氧化钛 10-20份；
纳米二氧化锌 10-20份；
海泡石 10-15份；
氧化钡 4-6份；
钛白粉 10-20份；
天然生物质胶粉 10-12份；
木质纤维素 0.8-1.2份；
羟乙基甲基纤维素 0.8-1.2份。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料，其特征在于，所述的珍珠粉为1000目珍珠粉，所述的硅藻土为1000目硅藻土，所述的天然负离子粉为1000目天然负离子粉，所述的无机压电晶体矿石粉为1000目无机压电晶体矿石粉、所述的电气石矿粉为1000目电气石矿粉。
4.一种根据权利要求1所述的新型高活性节能保温空气净化纳米材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下工艺步骤：
(1)将0.5-2重量份羟乙基甲基纤维素、0.5-2重量份木质纤维素、5-16重量份天然生物质胶粉及2-7重量份氧化钡通过水解并缩合成含羟基的三度空间高分子结构溶胶，该溶胶蒸发脱水成凝胶，低温煅烧成活性氧化物粉体；
(2)将10-70份珍珠粉；20-80份硅藻土；30-50份天然负离子粉；10-20份无机压电晶体矿石粉，10-20份电气石矿粉，2-30份纳米二氧化钛，3-30份纳米二氧化锌，5-20份海泡石，5-30份钛白粉，研磨和焙烧后与步骤(1)得到的活性氧化物粉体进行聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，经过干燥和热处理，制得新型高活性节能保温空气净化纳米材料产品。
5.根据权利要求4所述的一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的水解并缩合是将0.5-2重量份羟乙基甲基纤维素、0.5-2重量份木质纤维素、5-16重量份天然生物质胶粉及2-7重量份氧化钡加入10-20重量份的H2SO4溶液中，在65℃的水浴中加热2-3分钟；所述的溶胶蒸发脱水成凝胶的温度为60℃，所述的低温煅烧的温度为600℃。
6.根据权利要求5所述的一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料的制备方法，其特征在于，所述的H2SO4溶液的浓度为0.2-0.3M。
7.根据权利要求4所述的一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的焙烧的温度为400-600℃，所述的聚合以偶氮二异丁腈为引发剂，加热到50-80℃，反应8-12h；所述的干燥的温度为100℃，所述的热处理为在200～300℃进行预热处理，时间为1～3小时，获得蓬松体产物，将其研磨，混匀；再将该产物在450℃-650℃进行热处理，时间为1～3小时。
8.根据权利要求7所述的一种新型高活性节能保温空气净化纳米材料的制备方法，其特征在于，所述的偶氮二异丁腈的加入量为0.1-1重量份。
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