CN104725021A - 常温催化氧化型空气净化装饰材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种常温催化氧化型空气净化装饰材料及其制备方法，其是以石膏粉、灰钙粉作为胶粘剂，以活化沸石粉吸附剂、纳米银/铜/铁/锰复合氧化物为催化剂。该空气净化装饰材料具有在高于14℃常温下吸附并分解有害物质的功能，尤其是对一氧化碳、甲醛的氧化分解效果明显。

Description

常温催化氧化型空气净化装饰材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种可常温催化氧化空气中有害物质的空气净化装饰材料及其生产工艺。

背景技术

随着2012年中国大面积的雾霾天气笼罩，空气质量问题已经成为人们关注的敏感话题。挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds即VOC)，种类多、分布广，大到工业生产、交通运输，小到家庭装修、居家生活，都是VOC的不同来源。由于VOC的广泛性和多样性使得他们被视为粉尘之后的第二大类大气污染物。尤其是甲醛与苯对人的危害最大。

当前空气净化装饰材料通常采用以下几种方法：

1、物理吸附，通过多孔材料表面吸附小分子污染物。例如硅藻土、竹炭、白炭黑等，但是吸附具有饱和性，一旦饱和后就会成为发散源而造成二次污染。

2、光氧化

利用具有光活性的纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化钛等无机半导体材料在光的照射下，吸收光子发生电子跃迁，从而产生具有强氧化性的空穴来分解有机物。电子-空穴易复合、通常光能利用率小于1％。另外由于光催化剂对光线具有选择性且装饰材料产品中又含有大量颜料及填料，有效遮蔽光线所以会大大降低使用效果。

3、捕获剂捕获

通过添加含有铵的化合物与空气中的甲醛反应去除甲醛。捕获剂的选择性强目前只能对甲醛、二氧化硫等高活性物质有效，且捕获剂一旦消耗殆尽就不会再有作用。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种在常温下通过热催化氧化空气中有机有害物质的空气净化装饰材料及其生产工艺，该材料作用时间长，VOC分解效率高。

为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：

一种常温催化氧化型空气净化装饰材料，其是由以下成分和助剂制成：

其中，纳米银、纳米氧化铜、纳米氧化铁和纳米氧化锰的重量比为(0.5～2)∶(20～50)∶(5～10)∶(50～75)。

如上所述的空气净化装饰材料，优选地，所述纳米银、纳米氧化铜、纳米氧化铁和纳米氧化锰的重量比为(0.7～1.2)∶(35～45)∶(5～8)∶(55～65)。

如上所述的空气净化装饰材料，优选地，所述纳米银/铜/铁/锰复合氧化物催化剂的制备方法如下：

按上述各金属的量对应的摩尔比称取碱式碳酸铜、碳酸锰、氧化铁和50wt％硝酸银溶液，在高混机中混合自升温至100-120℃，保温30-60分钟后在马沸炉中300-500℃煅烧2-4小时，制得纳米银/铜/铁/锰复合氧化物催化剂。

如上所述的空气净化装饰材料，优选地，所述活化沸石粉吸附剂的制备方法为：将沸石含量大于70％的天然沸石粉采用微波加热的方式进行活化，微波强度为18.33～24.44W.g，加热时间3-10分钟，制成活化沸石粉。

另一方面，本发明提供如上所述的空气净化装饰材料的制备方法：按照所述配比称取各成分，并将各成分投入干混搅拌机中搅拌15-30分钟。

本发明的常温催化氧化型空气净化装饰材料以石膏粉、灰钙粉作为胶粘剂，以活化沸石粉为吸附剂、纳米银/铜/铁/锰/复合氧化物为催化剂。其中，纳米银/铜/铁/锰/复合氧化物可低温催化氧化空气中的甲醛、一氧化碳、硫化物等有害气体。活化沸石粉具有较高的吸附容量，可以吸附多种有害气体，并可提高催化剂的反应活性。该装饰材料具有在常温下吸附并分解空气中VOC和防止二次污染的作用。该涂料的有益效果在于以下几个方面：

(1)纳米银/铜/铁/锰复合氧化物催化剂在常温下可氧化分解有毒有害气体，在14℃时分解甲醛的效率可达40％以上，18℃以上时达到90％。催化剂中铁氧化物的加入可改变霍加拉特剂晶格氧状态降低催化反映温度提高反应活性，并提高银的分散度。银原子可以提供更多的氢氧自由基加速甲醛的吸收速度。试验表明：在铜锰摩尔比为1∶1.5的霍加拉特剂中复合5～10wt％的氧化铁并负载0.5～2wt％的纳米单质银的催化剂应用于本发明装饰材料中有理想的空气净化效果。

(2)活性沸石粉具有较高的吸附量，对甲醛的吸附高达40mg/kg，作为助催化剂可提高催化剂的活性。

(3)灰钙粉、石膏粉等中的钙离子可以和沸石粉中的钠离子进行交换改善沸石粉微孔结构，有利于提高气体扩散速率，从而提高分解速率，同时可以去除不完全氧化所产生的部分有机酸对催化剂的毒化作用。

该空气净化装饰材料通过上述技术的运用具有常温吸附并分解有害气体净化空气的作用。

附图说明

图1为实施例1样品1的产品照片。

图2为实验例1-3、比较例1测试甲醛分解去除性能的密封箱照片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，以下所举实施例是为便于更好地理解本发明，但并不用来限定本发明，本领域技术人员可以对本发明做各种修改或替换，这些等价形式同样落于本申请权利要求书所限定的范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到。

以下实施例所用原料来源：

石膏粉：市售

灰钙粉：市售

天然沸石粉：北京国投盛世科技股份有限公司

纤维素醚：北京华鼎商贸有限公司

淀粉醚：北京华鼎商贸有限公司

实施例1常温催化氧化型空气净化装饰材料(一)

1.按以下配比称取各原料，组分的配比以重量比计：

其中，活化沸石粉的制备工艺为：将天然沸石粉(沸石含量大于70％)采用微波加热的方式进行活化，微波强度为19W.g，加热时间5分钟，制成活化沸石粉。

纳米银/铜/铁/锰复合氧化物催化剂的制备工艺为：将碱式碳酸铜、碳酸锰、氧化铁、50wt％硝酸银溶液，按100∶101∶15∶5的重量比在高混机中混合自升温至110℃，保温60分钟后在马沸炉中400℃煅烧4小时，制得纳米银/铜/铁/锰复合氧化物催化剂。

2.将灰钙粉、石膏粉、活化沸石粉、纳米银/铜/铁/锰复合氧化物催化剂、纤维素醚、淀粉醚，投入干混搅拌机中在搅拌20分钟。

3.使用时采用抹涂或喷涂的方式。施工后的照片参见图1。

4.产品性能测定

(1)空气净化性能测试：依据JC/T 1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》方法。空气净化性能的测试结果见表1。

表1

(2)对甲醛分解去除性能的测试

测试方法：每组制作5块10mm×10mm的试块，同时在饱和气液平衡的甲醛密封箱(图2所示)中吸附1小时，然后取出用塑料密封袋密封包装，将5块试样分别间隔2小时在密封箱中40℃加热2分钟使被吸附的甲醛挥发，测试密封箱中气体的甲醛浓度。常温分解甲醛的效果如表2所示，8小时后甲醛的分解效率为78.7％。

表2

实施例2常温催化氧化型空气净化装饰材料(二)

1.按以下配比称取各原料，组分的配比以重量比计：

其中，活化沸石粉的制备工艺为：将天然沸石粉(沸石含量大于70％)采用微波加热的方式进行活化，微波强度为19W.g，加热时间5分钟，制成活化沸石粉。

纳米银/铜/铁/锰复合氧化物催化剂的制备工艺为：将碱式碳酸铜、碳酸锰、氧化铁、50wt％硝酸银溶液，按100∶101∶15∶5的重量比在高混机中混合自升温至110℃，保温50分钟后在马沸炉中400℃煅烧3.5小时，制得纳米银/铜/铁/锰复合氧化物催化剂。

2.将灰钙粉、石膏粉、活化沸石粉、纳米银/铜/铁/锰复合氧化物催化剂、纤维素醚、淀粉醚，投入干混搅拌机中在搅拌25分钟。

3.产品性能测定

采用与实施例1相同的方法进行空气净化性能测试和对甲醛分解去除性能的测试。空气净化性能的测试结果见表3。常温分解甲醛的效果如表4所示，8小时后甲醛的分解效率为79％。

表3

表4

实施例3常温催化氧化型空气净化装饰材料(三)

1、按以下配比称取各原料，组分的配比以重量比计：

其中，活化沸石粉的制备工艺为：将天然沸石粉(沸石含量大于70％)采用微波加热的方式进行活化，微波强度为19W.g，加热时间5分钟，制成活化沸石粉。

纳米银/铜/铁/锰复合氧化物催化剂的制备工艺为：将碱式碳酸铜、碳酸锰、氧化铁、50wt％硝酸银溶液，按100∶101∶15∶5的重量比在高混机中混合自升温至110℃，保温40分钟后在马沸炉中400℃煅烧3小时，制得纳米银/铜/铁/锰复合氧化物催化剂。

2.将灰钙粉、活化沸石粉、纳米银/铜/铁/锰/复合氧化物催化剂、纤维素醚、淀粉醚，投入干混搅拌机中在搅拌15分钟。

3.产品性能测定

采用与实施例1相同的方法进行空气净化性能测试和对甲醛分解去除性能的测试。空气净化性能的测试结果见表5。常温分解甲醛的效果如表6所示，8小时后甲醛的分解效率为69％。

表5

表6

比较例1

用相同质量的纳米铜/锰复合氧化物催化剂代替纳米银/铜/铁/锰复合氧化物催化剂，其余条件与实施例1相同，制备常温催化氧化型空气净化装饰材料。

纳米铜/锰复合氧化物催化剂的制备方法如下：50％的硝酸铜溶液、50％的硝酸锰溶液，按摩尔比1∶1.5的比例混合，加入蒸馏水稀释成0.5mol/L的溶液，加入10％氢氧化钠溶液至PH值为7，过滤并洗涤沉淀物，将沉淀物在110℃下烘干12小时，再在400℃下煅烧6小时得纳米铜/锰复合氧化物催化剂。

空气净化性能的测试结果和常温分解甲醛的效果见表7，8小时甲醛分解效率为61％。

表7

Claims (5)

1.一种常温催化氧化型空气净化装饰材料，其特征在于，其是由以下成分和助剂制成：

其中，纳米银、纳米氧化铜、纳米氧化铁和纳米氧化锰的重量比为(0.5～2)∶(20～50)∶(5～10)∶(50～75)。

2.如权利要求1所述的空气净化装饰材料，其特征在于，所述纳米银、纳米氧化铜、纳米氧化铁和纳米氧化锰的重量比为(0.7～1.2)∶(35～45)∶(5～8)∶(55～65)。

3.如权利要求1或2所述的空气净化装饰材料，其特征在于，所述纳米银/铜/铁/锰复合氧化物催化剂的制备方法如下：

按照权利要求1或2所述各金属的量对应的摩尔比称取碱式碳酸铜、碳酸锰、氧化铁和50wt％硝酸银溶液，在高混机中混合自升温至100-120℃，保温30-60分钟后在马沸炉中300-500℃煅烧2-4小时，制得纳米银/铜/铁/锰复合氧化物催化剂。

4.如权利要求1或2所述的空气净化装饰材料，其特征在于，所述活化沸石粉吸附剂的制备方法为：将沸石含量大于70％的天然沸石粉采用微波加热的方式进行活化，微波强度为18.33～24.44W.g，加热时间3-10分钟，制成活化沸石粉。

5.如权利要求1-4中任一项所述的空气净化装饰材料的制备方法，其特征在于，该方法为：按照所述配比称取各成分，并将各成分投入干混搅拌机中搅拌15-30分钟。