CN104436860B - 一种负载光触媒的铜纤维过滤网及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种负载光触媒的铜纤维过滤网及其制备方法，通过铜纤维切削、铺散和烧结、溶液预配、纳米TiO2前体的制备以及喷洒和干燥等五个步骤获得负载光触媒铜纤维过滤网。本发明相比现有技术具有以下优点：使用寿命长、可清洗，具有杀菌抑菌的功效，结构致密，在不增加空气阻力的情况下，过滤0.3微米以上细颗粒效率达到80％，负载在无纺铜布上的一层纳米TiO2，还具有分解有机气体和杀菌的作用。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化领域，尤其涉及的是一种负载光触媒的铜纤维过滤网及其制备方法。
背景技术
目前，空气过滤材料中，主要有活性炭、HEPA高效过滤网、紫外光。虽然活性炭能够高效吸附有机气体，HEPA过滤网能够除去99.7％大于0.3微米的细微颗粒，但是这些材料功能单一，都有各自的局限性。组合在一起会占用空气净化器大量空间。所以研制一种复合过滤细微颗粒和消除有机气体功能材料意义重大。
金属铜是一种较好的抑菌材料，与微生物表面接触反应，可以破坏其细胞膜结构，从而杀死微生物。将铜通过纤维切割、铺散后可以制成一种具有过滤性能的过滤网。
光触媒纳米TiO2在光线的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水(H2O)和二氧化碳(CO2)，因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。
发明内容
本发明提供一种负载光触媒的铜纤维过滤网及其制备方法，将分解有机化合物、消灭细菌和过滤细颗粒物功能融合在一起的净化空气材料，解决了空气净化材料功能单一问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种负载光触媒的铜纤维过滤网的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤一、铜纤维切削：采用机床对金属铜进行直接切削加工获得铜纤维；
步骤二、铺散和烧结：将步骤一制得铜纤维均匀地铺散在基板上，经压制后得到无纺铜布，将无纺铜布放入高温窑炉内，在氮气保护下烧结4h，得到烧结活化的无纺铜布；
步骤三、溶液预配：将钛酸丁酯缓慢滴入到无水乙醇中，搅拌1h，得到黄色澄清溶液A，将冰醋酸和蒸馏水加到无水乙醇中，搅拌，得到溶液B，用盐酸将溶液B的pH值调至3以下；
步骤四、纳米TiO2前体的制备：室温下，将溶液A缓慢滴入溶液B中，搅拌半小时后，加热至80℃，保持温度1h后得到微黄色凝胶C；
步骤五、喷洒和干燥：用旋转喷淋头将步骤四制得微黄色凝胶C喷洒在步骤二获得的烧结活化的无纺铜布上，喷洒完后在60℃下干燥3h，得到负载光触媒铜纤维过滤网。
作为对上述方案的进一步改进，步骤一中，采用机床对金属铜进行直接切削加工获得铜纤维，机床转速是800r/min，横向进给量为0.000011～0.00013mm/工件每转，获得的铜纤维的直径为10～20um,长度为3～5mm。
作为对上述方案的进一步改进，步骤二中，经压制后得到的无纺铜布的克重为1000～1200g/m2；烧结温度为840℃～900℃。
作为对上述方案的进一步改进，步骤三中，溶液A由质量比为1：4.1的钛酸丁酯和无水乙醇混合搅拌制得。
作为对上述方案的进一步改进，步骤三中，溶液B由质量比为0.6：1：3.5的冰醋酸、蒸馏水和无水乙醇混合搅拌制得。
作为对上述方案的进一步改进，步骤四中，加热为水浴加热。
本发明还提供一种负载光触媒的铜纤维过滤网，这种负载光触媒铜纤维过滤网是由上述任一种方法制作得到的。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明利用铜纤维作为无纺过滤材料，所得产品相对于HEPA过滤网，具有使用寿命长、可清洗等特点；由于金属铜具有抑制细菌生长的作用，本发明提供的负载光触媒铜纤维过滤网还具有杀菌抑菌的功效；本发明中无纺铜布具有致密结构，在不增加空气阻力的情况下，过滤0.3微米以上细颗粒效率达到80％；负载在无纺铜布上的一层纳米TiO2，还具有分解有机气体和杀菌的作用。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限 于下述的实施例。
一种负载光触媒的铜纤维过滤网的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤一、铜纤维切削：采用机床对金属铜进行直接切削加工获得铜纤维，操作时，机床转速是800r/min，横向进给量为0.000011～0.00013mm/工件每转，获得的铜纤维的直径为10～20um,长度为3～5mm；
步骤二、铺散和烧结：将步骤一制得铜纤维均匀地铺散在基板上，经压制后得到无纺铜布，将无纺铜布放入高温窑炉内，在氮气保护下烧结4h，得到烧结活化的无纺铜布，经压制后得到的无纺铜布的克重为1000～1200g/m2；烧结温度为840℃～900℃；高温烧结不仅能够使铜纤维相互粘结，还能够去除铜纤维表面的油脂，使铜纤维表面光洁，达到活化的效果。
步骤三、溶液预配：将钛酸丁酯缓慢滴入到无水乙醇中，搅拌1h，得到黄色澄清溶液A，钛酸丁酯和无水乙醇的质量比为1：4.1；钛酸丁酯极易水解，通过无水乙醇来达到稀释作用，同时又不引入水分；将冰醋酸和蒸馏水加到无水乙醇中，搅拌，得到溶液B，冰醋酸、蒸馏水和无水乙醇的质量比为0.6：1：3.5，用盐酸将溶液B的pH值调至3以下；
步骤四、纳米TiO2前体的制备：室温下，将溶液B缓慢滴入溶液A中，搅拌半小时后，水浴加热至80℃，保持温度1h后得到微黄色凝胶C；冰醋酸的存在能够延缓钛酸丁酯的水解速度，时反应较为缓和，以免发生快速的反应生大颗粒的Ti(OH)4，不利于纳米级的二氧化钛的生成。
步骤五、喷洒和干燥：用旋转喷淋头将步骤四制得微黄色凝胶C喷洒在步骤二获得的烧结活化的无纺铜布上，喷洒完后在60℃下干燥3h，得到负载光触媒铜纤维过滤网。通过喷洒和干燥，使得纳米二氧化钛能够均匀分布在无纺铜布上，从而发挥抑制细菌生长和杀菌抑菌的功效。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种负载光触媒的铜纤维过滤网的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤一、铜纤维切削：采用机床对金属铜进行直接切削加工获得铜纤维；
步骤二、铺散和烧结：将步骤一制得铜纤维均匀地铺散在基板上，经压制后得到无纺铜布，将无纺铜布放入高温窑炉内，在氮气保护下烧结4h，得到烧结活化的无纺铜布；
步骤三、溶液预配：将钛酸丁酯缓慢滴入到无水乙醇中，搅拌1h，得到黄色澄清溶液A，将冰醋酸和蒸馏水加到无水乙醇中，搅拌，得到溶液B，用盐酸将溶液B的pH值调至3以下；
步骤四、纳米TiO2前体的制备：室温下，将溶液A缓慢滴入溶液B中，搅拌半小时后，加热至80℃，保持温度1h后得到微黄色凝胶C；
步骤五、喷洒和干燥：用旋转喷淋头将步骤四制得微黄色凝胶C喷洒在步骤二获得的烧结活化的无纺铜布上，喷洒完后在60℃下干燥3h，得到负载光触媒铜纤维过滤网。
2.如权利要求1所述一种负载光触媒的铜纤维过滤网的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，采用机床对金属铜进行直接切削加工获得铜纤维，机床转速是800r/min，横向进给量为0.000011～0.00013mm/工件每转，获得的铜纤维的直径为10～20um,长度为3～5mm。
3.如权利要求1所述一种负载光触媒的铜纤维过滤网的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，经压制后得到的无纺铜布的克重为1000～1200g/m2；烧结温度为840℃～900℃。
4.如权利要求1所述一种负载光触媒的铜纤维过滤网的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，溶液A由质量比为1：4.1的钛酸丁酯和无水乙醇混合搅拌制得。
5.如权利要求1所述一种负载光触媒的铜纤维过滤网的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，溶液B由质量比为0.6：1：3.5的冰醋酸、蒸馏水和无水乙醇混合搅拌制得。
6.如权利要求1所述一种负载光触媒的铜纤维过滤网的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，加热为水浴加热。
7.一种负载光触媒的铜纤维过滤网，其特征在于：所述负载光触媒铜纤维过滤网是由如权利要求1至6中任一种方法制作得到。
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