CN102974321B - 一种以木质素为载体的掺杂ZnO的TiO2空气净化剂材料、制备方法及其用途 - Google Patents
一种以木质素为载体的掺杂ZnO的TiO2空气净化剂材料、制备方法及其用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102974321B CN102974321B CN201210595078.3A CN201210595078A CN102974321B CN 102974321 B CN102974321 B CN 102974321B CN 201210595078 A CN201210595078 A CN 201210595078A CN 102974321 B CN102974321 B CN 102974321B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lignin
- preparation
- zinc oxide
- cleaning agent
- air cleaning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
本发明涉及一种以木质素为载体的掺杂ZnO的TiO2空气净化剂材料、制备方法及其用途，属于空气净化领域。所述空气净化剂材料具有优异的光催化性能，能有效地分解空气中的各种污染物，在室内空气净化方面具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气净化剂材料，特别地涉及一种以木质素为载体的掺杂ZnO的TiO2空气净化剂材料、制备方法及其用途，属于空气净化领域。
背景技术
木质素(lignin)及其衍生物由于具有大量的表面活性基团和比表面积，目前已被广泛地应用于重金属吸附、染料吸附等领域。
目前，已经认识到木质素可分为3种类型：由对-羟基苯丙烷结构单体聚合而成的对-羟基苯基木质素(H-木质素)、由愈创木基丙烷结构单体聚合而成的愈创木基木质素(G-木质素)和由紫丁香丙烷结构单体聚合而成的紫丁香基木质素(S-木质素)，这三种单体通过连接而形成不同结构的木质素，例如下面的木质素结构片断：
人们已经发现木质素具有一定的吸附能力，能够吸附重金 属、染料等污染物。
目前，在我国，随着人民水平水平的提高和大量室内装修化工原料的使用，室内挥发性有机化合物(VOCs)的含量远高于室外，这对居民的身心健康造成了严重威胁，也是诱发多种恶性肿瘤疾病的重要因素之一。
VOCs的去除方法主要有活性炭吸附法、草木植物净化法、静电除尘、光催化等方法，其中，人们对于TiO2光催化进行了大量的研究，成为目前光催化领域的研究重点和热点。
迄今为止，已发现多达几百余种以上的有害气体、农药、染料、表面活性剂、臭味物质等均可用光催化技术有效处理，如消毒、脱色、除臭等。而作为研究最为广泛和深入的TiO2光催化剂，其可降解大量的有机物，如苯、甲苯、二甲苯、萘、卤代芳烃、甲醛、NOx、氨、硫化氢、四氯乙烯、一氧化碳等。
TiO2的光催化机理在于当光照时，其价带上的一个电子(e-)就会被激发，当越过禁带进入导带时，则在价带上产生相应的空穴(h+)。而该光生空穴有很强的氧化能力(其标准氢电极电位在1.0-3.5V)，从而在TiO2表面上形成了氧化还原体系，该氧化还原体系几乎能够氧化所有的污染有机物，将它们完全氧化成CO2和H2O，而不会产生二次污染。
但TiO2光催化也存在一些缺点，这是因为在光催化净化领域，通常污染物浓度较低，而TiO2本身并无吸附能力，因此需要额外的载体将污染物吸附到表面上，从而被TiO2催化分解。此外，由于TiO2具有高表面能而非常易于发生表面团聚，从而随着时间的流逝，极大地降低了其光催化活性。为了克服这些缺陷，人们研发了多种负载型TiO2空气净化材料，例如活性炭、硅胶、多孔氧化铝、活性炭纤维等进行负载。但迄今为止，对于使用木质素负载TiO2的空气净化材料，仍未见有报道。同时，对于开发新的负载型TiO2空气净化材料仍存有急切需求和要求，也是空气净化领域的研究课题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高光催化净化和去除空气污染物的新型复合催化剂，以及其制备方法和用途。
第一方面，本发明提供了一种以木质素为载体掺杂ZnO的TiO2空气净化剂材料。
第二方面，本发明提供了该空气净化剂材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1).向钛醇盐、氧化锌粉末中加入乙酰丙酮或二乙醇胺，再加入无水乙醇和蒸馏水配成溶液，向所得溶液中加入致孔剂，超声分散，得到溶胶；
(2).将步骤(1)中得到的溶胶中加入木质素，然后搅拌均匀，室温下陈化，然后干燥，得到空气净化剂材料。
其中：所述钛醇盐可为缩写为Ti(OEt)4的钛酸乙酯Ti(OC2H5)4、缩写为Ti(OPr)4的钛酸四异丙酯Ti(OC3H7)4或缩写为Ti(OBu)4的钛酸正丁酯Ti(OC4H9)4，或者它们中的任何两种或两种以上的混合物，优选为钛酸正丁酯。
所述氧化锌粉末的粒度并没有特别的限定,例如可为500-800目，如500目、600目、700目和800目。
所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮，优选为聚乙烯吡咯烷酮-k30(PVP-k30)。
所述钛醇盐、氧化锌、致孔剂、乙酰丙酮或二乙醇胺的摩尔比可为50-100∶2-5∶2-5∶2-5，其中的“50-100”可为50、60、70、80、90和100，其中的“乙酰丙酮或二乙醇胺”是指“乙酰丙酮”或者“二乙醇胺”，即钛醇盐、氧化锌、致孔剂、乙酰丙酮的摩尔比可为50-100∶2-5∶2-5∶2-5，或者钛醇盐、氧化锌、致孔剂、二乙醇胺的摩尔比可为50-100∶2-5∶2-5∶2-5。
所述木质素可为硬木木质素或软木木质素，优选为针叶树木质素或桦木木质素，所述木质素与所述钛醇盐的摩尔比可为1-5∶1。
在所述步骤(2)中，加入木质素搅拌均匀后，在室温下陈化24-48小时，例如24小时、28小时、32小时、36小时、40小时、44小时和48小时。所述干燥是在80-100℃的真空烘箱中干燥4-6小时，从而得到本发明的空气净化剂材料。
本发明的有益效果：
1.ZnO的掺杂，通过均匀掺杂ZnO，避免了TiO2随时间的延 长而因高表面能发生的团聚现象，保持了长时间的稳定光催化活性；
2.通过致孔剂的使用，在TiO2的致密表面上形成了均匀的细小微孔，也在一定程度上克服了TiO2的表面团聚；
3.通过木质素的吸附，增大了其表面上的污染物浓度，为TiO2的顺利光催化剂提供了进行的基础。
通过这些手段和处理，使得最终的空气净化材料对空气中的有机污染物有着良好的降解效率和时间稳定性。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定。
实施例1
(1).向1mol钛酸正丁酯中和0.1mol氧化锌粉末的混合物中加入0.1mol乙酰丙酮，然后加入200ml无水乙醇和100ml蒸馏水配成溶液，再向所得溶液中加入0.1mol聚乙烯吡咯烷酮，将得到的溶液超声分散30分钟，得到溶胶；
(2).将1mol桦木木质素加入到步骤(1)中得到的溶胶中，强烈搅拌，随后室温下陈化36小时，然后在90℃的真空烘箱中干燥5小时，即可得到本发明的空气净化材料。
实施例2
除步骤(2)中加入0.04mol氧化锌、0.04mol乙酰丙酮和0.04mol聚乙烯吡咯烷酮外，以与实施例1的相同方式实施本实施例。
实施例3
除步骤(2)中加入0.02mol氧化锌、0.02mol乙酰丙酮和0.02mol聚乙烯吡咯烷酮外，以与实施例1的相同方式实施本实施例。
实施例4-7
除步骤(2)中桦木木质素分别为2mol、3mol、4mol和5mol外，以与实施例1的相同方式实施实施例4-7。
实施例8-11
除步骤(2)中桦木木质素分别为2mol、3mol、4mol和5mol，以 及步骤(1)中加入0.04mol氧化锌、0.04mol乙酰丙酮和0.04mol聚乙烯吡咯烷酮外，以与实施例1的相同方式实施实施例8-11。
实施例12-15
除步骤(2)中桦木木质素分别为2mol、3mol、4mol和5mol，以及步骤(1)中加入0.02mol氧化锌、0.02mol乙酰丙酮和0.02mol聚乙烯吡咯烷酮外，以与实施例1的相同方式实施实施例12-15。
对比例1
步骤(2)中未加入木质素，而是直接将步骤(1)中的溶胶以同样的条件进行处理，得到未被木质素负载的空气净化剂材料。
对比例2
除步骤(1)中未加入氧化锌外，以与实施例1的相同方式实施本实施例，即最终的空气净化材料中不含ZnO。
对比例3
除步骤(1)中未加入聚乙烯吡咯烷酮外，以与实施例1的相同方式实施本实施例，即未使用致孔剂。
对比例4
除步骤(1)中未加入氧化锌和聚乙烯吡咯烷酮外，以与实施例1的相同方式实施本实施例，即不包含ZnO和未使用致孔剂。
降解性能测试及时间稳定性测试
如下测定了上述实施例的本发明空气净化材料与对比例中获得的空气净化材料对污染物的降解性能和稳定性。
在分别盛有苯、甲醛、氨、硫化氢、NO的密闭容器中，初始浓度均为100mg/l，在紫外光灯照射下分别测试上述制得的各种材料对有机污染物的降解性能，30分钟后使用气相色谱仪分析污染物剩余浓度，从而可得知降解程度，结果示于下表1中。
表1 降解性能测试数据
由上表可看出：本发明的空气净化材料有着优良的污染物降解性能，当用木质素负载时，其性能要优于未使用木质素负载的净化剂材料性能。还可看出：当无ZnO或未使用聚乙烯吡咯烷酮，以及同时无ZnO和未使用聚乙烯吡咯烷时，其降解性能都会急剧降低。
50天后，再次测量上述实施例和对比例中的空气净化材料对污染物的降解性能，从而考察其稳定性。结果见下表2。
表2 时间稳定性测试数据
由上表可看出，本发明的空气净化材料有着良好的稳定性，即便是在50天后，仍保持了非常高的降解率。而未使用木质素负载、无ZnO、无聚乙烯吡咯烷酮以及同时无ZnO和未使用聚乙烯吡咯烷酮 时，降解性能都有着显著的降低。
应当理解,这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种以木质素为载体的掺杂ZnO的TiO2空气净化剂材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1).向钛醇盐、氧化锌粉末中加入乙酰丙酮或二乙醇胺，再加入无水乙醇和蒸馏水配成溶液，向所得溶液中加入致孔剂，超声分散，得到溶胶；
(2).将步骤(1)中得到的溶胶中加入木质素，然后搅拌均匀，室温下陈化，然后干燥，得到空气净化剂材料；
所述钛醇盐为钛酸乙酯、钛酸四异丙酯或钛酸正丁酯，或为其中任何两种或两种以上的混合物；
所述氧化锌粉末的粒度为500-800目；
所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮；
所述钛醇盐、氧化锌、致孔剂、乙酰丙酮或二乙醇胺的摩尔比为50-100:2-5:2-5:2-5；
所述木质素与所述钛醇盐的摩尔比为1-5:1。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，加入木质素搅拌均匀后，在室温下陈化24-48小时；所述干燥是在80-100℃的真空烘箱中干燥4-6小时。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述木质素为硬木木质素或软木木质素。
4.根据权利要求1所述的制备方法而制得的空气净化剂材料。
5.权利要求4所述的空气净化剂材料用于净化空气的用途。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210595078.3A CN102974321B (zh) | 2012-12-31 | 2012-12-31 | 一种以木质素为载体的掺杂ZnO的TiO2空气净化剂材料、制备方法及其用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210595078.3A CN102974321B (zh) | 2012-12-31 | 2012-12-31 | 一种以木质素为载体的掺杂ZnO的TiO2空气净化剂材料、制备方法及其用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102974321A CN102974321A (zh) | 2013-03-20 |
| CN102974321B true CN102974321B (zh) | 2014-08-27 |
Family
ID=47848838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210595078.3A Expired - Fee Related CN102974321B (zh) | 2012-12-31 | 2012-12-31 | 一种以木质素为载体的掺杂ZnO的TiO2空气净化剂材料、制备方法及其用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102974321B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105289754A (zh) * | 2015-11-28 | 2016-02-03 | 孙铭岐 | 一种掺杂氧化铝的空气净化材料及其制备方法 |
| CN105597834A (zh) * | 2015-11-28 | 2016-05-25 | 韦昱灵 | 一种掺杂氧化锌的空气净化材料及其制备方法 |
| CN105478173A (zh) * | 2015-11-28 | 2016-04-13 | 韦昱灵 | 一种空气净化材料及其制备方法 |
| CN106345504A (zh) * | 2016-07-28 | 2017-01-25 | 石河子大学 | 微波强化活性炭负载TiO2光催化剂制备及降解方法 |
| CN112072086B (zh) * | 2020-08-20 | 2021-06-25 | 华南理工大学 | 一种木质素富氮碳/氧化锌纳米复合材料及其制备方法与应用 |
| CN115920960A (zh) * | 2022-12-12 | 2023-04-07 | 南京工大环境科技南通有限公司 | 一种甲苯废气催化裂解剂的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102436935A (zh) * | 2011-09-28 | 2012-05-02 | 常州大学 | 天然染料敏化Zn2TiO4纳米晶薄膜太阳能电池及其制备方法 |
-
2012
- 2012-12-31 CN CN201210595078.3A patent/CN102974321B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102974321A (zh) | 2013-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102974321B (zh) | 一种以木质素为载体的掺杂ZnO的TiO2空气净化剂材料、制备方法及其用途 | |
| Huang et al. | Removal of indoor volatile organic compounds via photocatalytic oxidation: a short review and prospect | |
| CN103084160B (zh) | 一种掺杂ZnO的TiO2碳纳米管空气净化剂材料、制备方法及其用途 | |
| Nie et al. | Pd/TiO2@ carbon microspheres derived from chitin for highly efficient photocatalytic degradation of volatile organic compounds | |
| CN103977755B (zh) | 一种高催化氧化活性空气净化材料 | |
| CN103041796B (zh) | 一种TiO2光催化剂及其制备方法 | |
| Tong et al. | Enhancement of visible‐light photocatalytic hydrogen production by CeCO3OH in g‐C3N4/CeO2 system | |
| CN103464122A (zh) | 一种石墨烯/壳聚糖吸附树脂的制备方法 | |
| Jaison et al. | Recent developments in photocatalytic nanotechnology for purifying air polluted with volatile organic compounds: effect of operating parameters and catalyst deactivation | |
| Xie et al. | Synthesis and Photocatalytic Activity of Cerium‐Modified CdS‐TiO2 Photocatalyst for the Formaldehyde Degradation at Room Temperature | |
| CN106861626A (zh) | 一种吸附‑光催化双功能材料及其制备方法与在挥发性有机气体治理工艺的应用 | |
| CN111514883A (zh) | 一种室内空气净化的碳基催化剂的制备方法 | |
| Liang et al. | Immobilisation of TiO2 films on activated carbon fibres by a hydrothermal method for photocatalytic degradation of toluene | |
| Li et al. | Novel BaSnO3/TiO2@ HNTs heterojunction composites with highly enhanced photocatalytic activity and stability | |
| CN102133524B (zh) | 负载型Pt/TiO2/Al2O3纤维复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN110560171A (zh) | 一种具有脱硫性能的复合纳米纤维及其制备方法和应用 | |
| CN108014819B (zh) | 二氧化钛光催化剂的制备方法及用途 | |
| CN111326302B (zh) | 一种用于工业清洁空气的核壳结构磁性材料及制备方法 | |
| CN108380244A (zh) | 一种复合可见光光催化剂Ag2CO3/TiO2/UIO-66-(COOH)2及有机物降解应用 | |
| CN103028399B (zh) | 一种氧化铝微球空气净化剂、制备方法及其用途 | |
| CN105478173A (zh) | 一种空气净化材料及其制备方法 | |
| CN108176390A (zh) | 一种介孔复合型钛-锡光催化剂及其制备方法 | |
| Xu et al. | An Efficient, Multi‐element AC/TiO2/WO3 Photocatalyst for the Degradation of Tetracycline Hydrochloride | |
| CN108744716B (zh) | 一种用于高效空气净化装置的滤网 | |
| CN105251541B (zh) | 一种掺杂氧化硅的空气净化材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140827 Termination date: 20141231 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |