CN106000302A - 一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法，涉及空气净化领域，步骤包括：步骤1：将糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水混合得到混合液A，将氨水滴加到混合液A得到溶胶A；步骤2：将钛酸丁酯、无水乙醇混合得到混合液B；将盐酸溶液、无水乙醇与水混合得到混合液C；将混合液C滴加到混合液B得到溶胶B；步骤3：将溶胶A与溶胶B混合得到混合溶胶，陈化、溶剂置换后得到混合凝胶；步骤4：对混合凝胶进行干燥；步骤5：对混合凝胶进行炭化。本发明的空气净化剂，具有超高孔隙率和比表面积，吸附容量高，对有害物质的吸附性强，持久性好，并且能够重复利用。

Description

一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及空气净化领域，特别地，涉及一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法。
背景技术
如今，环境问题越来越引起人们的担忧，尤其是新装修后的室内空气中，含有大量的甲醛、苯系物等有害气体。近年来关于新装修后的室内空气与白血病的发病率关系的报道也多见于媒体。因此室内空气的质量是影响人体健康的重要因素。
国内外采用的空气净化方法主要有空气抽滤法、遮盖法、氧化法等。采用抽滤法，需要大型机械设备，在居室、车厢、厕所等环境难以实施；遮盖法是以喷洒芳香物质掩盖异味，但不能消除异味物质对人体的伤害；氧化法是利用电解原理产生负氧离子对空气进行消毒净化，但是效果并不理想，而且价格较高。
空气净化剂是指利用自然物质本身所具有的吸附、分解原理，经过现代科学技术处理，所形成的具有消除空气中有害气体、祛除各种异味功能的产品。近年来空气净化剂的种类层出不穷，其中活性炭的应用最为广泛。
申请号为201410447772.X的中国专利公开了一种室内空气净化剂的配方。该空气净化剂各组成成分重量比为改性沸石40-70份、活性炭15-35份、过碳酸钠2-8份、二氯代苯5-10份，混合均匀后制备而成。
申请号为201010265493.3的中国专利公开了多孔径炭粒空气净化剂及其生产方法，多孔径炭粒空气净化剂由炭粉、凹凸棒、海泡石、沸石、阳离子表面活性剂、造孔剂和竹醋液制备而成。
上述空气净化剂的主要作用成分均为活性炭，活性炭具有较高的孔隙率，具有较好的吸附作用。但是目前以活性炭作为主要作用成分的空气净化剂也存在不少缺点：1.活性炭的吸附容量不够理想，一般使用半年至一年后，其吸附效果就会大幅降低；2.由于活性炭具有较好的吸湿性，作为空气净化剂使用时，在吸附有害气体的同时，也会吸附大量的水分，导致其本就有限的吸附容量被占据；3.活性炭吸附有害气体后并不能有效地将其分解，活性炭的吸附容量被占满后，很难将已经吸附的有害气体排除。很多人会将活性炭在阳光下照晒以提高其吸附效果，该方法只能是将吸附的水分进行排除，并不能有效将有害气体排除，因此提升效果有限。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法。本发明方法制备的炭气凝胶基复合材料，在干燥过程中孔隙易成型，具有超高的孔隙率和比表面积且质轻，吸附容量高，对空气中的有害物质的吸附性强，吸附效果持久性好，并且能够重复利用。
本发明的具体技术方案为：
一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水按质量比3-5:1:0.1-0.3:0.05-0.15:0.05-0.15:100混合，搅拌均匀后得到混合液A，在搅拌条件下将浓度为1mol/L的氨水滴加到混合液A中直至混合液A的pH值为7-8；然后在50-60℃下反应16-48h，得到溶胶A。
步骤2：将钛酸丁酯、无水乙醇按质量比1:30-50混合，得到混合液B；将3mol/L的盐酸溶液、无水乙醇与水按体积比:3-5:5-15:5进行混合，得到混合液C；在搅拌条件下将混合液C滴加到等体积的混合液B中；然后在50-60℃下反应8-16h，得到溶胶B。
步骤3：将溶胶A与溶胶B按质量比3-5:1混合均匀，得到混合溶胶，将混合溶胶陈化36-72h后，用过量的有机溶剂A对混合溶胶进行溶剂置换24-48h，接着用过量的有机溶剂B对混合溶胶进行溶剂置换12-36h，然后除去有机溶剂B，得到混合凝胶。
步骤4：采用超临界流体对混合凝胶进行干燥。
步骤5：对干燥后的混合凝胶进行炭化，得到炭化物，将炭化物洗去杂质并干燥后，得到复合炭气凝胶基空气净化剂。
在本发明的技术方案中，摒弃了活性炭作为主要成分，改为采用以炭气凝胶为主要基体的复合气凝胶。与活性炭相比，气凝胶拥有更高的孔隙率、比表面积和吸附容量，因此对于空气中有害物质的吸附性更强。但是传统的气凝胶，在凝胶经过干燥制备气凝胶的过程中，由于其内部的三维网络结构的强度不高，原有的结构容易坍塌，导致空隙率和比表面积降低，且成型后材料脆性较高，强度、韧性差，严重影响了实际应用。
本发明的气凝胶材料，以炭-纳米埃洛石管-水镁石纤维-二氧化钛的复合材料为基体，其中纳米埃洛石管为具有中空结构的短纤维管状，具有纳米尺寸的孔道，制得复合气凝胶后能够大幅提高材料的强度，水镁石纤维能够提高气凝胶材料的韧性，由于纳米埃洛石管与水镁石纤维的存在，能够在气凝胶材料干燥过程中起到支撑作用，气凝胶内的三维网络结构不易坍塌，从而保持溶胶状态时的孔隙结构以及比表面积。并且，由于纳米埃洛石管自身也拥有纳米孔道，也具有强吸附性，因此能够弥补被纳米埃洛石管、水镁石纤维占据的空间所损失的孔隙。二氧化钛作为气凝胶时孔隙率高，比表面积大，作为空气净化剂使用，能够在光催化作用下对吸附的甲醛、苯系化合物进行有效降解，因此当本发明的空气净化剂的吸附容量满负荷后，只需将其在光照下晒，就能将有害物质进行降解，从而腾出空间，使空气净化剂能够重复使用。
羟丙基甲基纤维素具有出色的粘性，在制备溶胶时能够辅助各物质的结合，同时其也能够作为致孔剂，在高温干燥、炭化过程中其发生降解，解放自身所占空间，增大孔隙率。
作为本发明的优选方案，步骤2制得的溶胶B在步骤3前还经过载银处理：将溶胶B浸渍于10-15倍体积的浓度为0.25mol/L的硝酸银溶液中并搅拌均匀，在50-60℃下避光加热2-3h，取出溶胶B，将溶胶B浸渍于10-15倍0.5mol/L的柠檬酸三钠溶液中，在80-90℃下反应3-4h；最后将溶胶B取出并用水洗净后，得到载银的溶胶B。将银负载于溶胶B后，能够配合二氧化钛进行光催化降解有害物质。且上述载银方法对银的结合度高，不会在后续的过程中造成银的大量流失。
作为本发明的优选方案，所述水溶性酚醛树脂的固含量为40-50％,游离酚含量小于等于10％。
作为本发明的优选方案，步骤1中所述氨水的滴加速度为20-30mL/min。
作为本发明的优选方案，所述纳米埃洛石管经过活化处理：将纳米埃洛石管在其400-600倍质量的4wt％盐酸溶液中浸泡4-6h，得到活化的纳米埃洛石管。对纳米埃洛石管进行酸活化处理，能够提高其自身的吸附效率，能够提高空气净化剂的吸附效率。
作为本发明的优选方案，步骤2中所述混合液C的滴加速度为15-20mL/min。
作为本发明的优选方案，步骤3中途所述有机溶剂A为无水乙醇，所述有机溶剂B为正己烷。
作为本发明的优选方案，步骤4条件为：采用二氧化碳作为干燥介质，温度40-50℃，压力5-15MPa，时间6-24h。采用超临界流体对混合溶胶进行干燥，能够较大程度的保留混合溶胶内部的孔道结构。
作为本发明的优选方案，步骤5的炭化过程具体为：将干燥后的混合凝胶、氢氧化钠按质量比1:1-2混合并放于微波装置中，在惰性气体氛围下先进行第一炭化阶段，温度为250-350℃，升温速率20℃/min，时间1-2h，微波功率600-800W，微波频率2450MHz；然后进行第二炭化阶段，温度为500-700℃，升温速率15℃/min，时间2-4h，微波功率1000-1200W，微波频率2450MHz。
本发明选用微波辐射加热对混合凝胶进行分步式炭化，微波辐射加热是通过被加热体内部偶极分子的高频往复运动，使分子间相互碰撞产生大量摩擦热量，继而使物质内外部同时快速均匀升温。将炭化过程分为第一炭化阶段、第二炭化阶段，在第一炭化阶段中，混合凝胶的低沸点有机化合物在绝氧高温下分解为炭和气体。在升温过程中，混合凝胶的部分碳源物质到达玻璃化转变温度后，其刚性降低，柔性增强，活性剂氢氧化钠与C反应生成二氧化碳，由于此时炭材料的柔性较强，可塑性较高，气体生成时能够在基体中生成大量孔隙，在此温度下保持一定时间，有利于增大的比表面积。在第二炭化阶段中，混合凝胶的部分碳源物质继续升温后刚性变强，此时基体的结构已基本定型，由于刚性增强，大的孔隙已无法生成。此时到达沸点的小部分物质在挥发过程中能够在基体上生成尺寸较小的微孔。
作为本发明的优选方案，步骤5所得的炭化物在洗去杂质后还经过疏水改性：将六甲基二硅氮烷与正己烷按体积比为3-5:10混合，得到混合液D，将混合液D于炭化物按质量比20:1-3进行混合，在50-70℃下改性12-36h，最后取出炭化物。
传统的空气净化剂由于同时会吸收大量水分，导致其对有害物质的吸附容量降低。本发明在对混合凝胶在炭化后进行疏水改性以降低其对水分的吸附性，避免内部空间被水分占据。本发明在混合凝胶炭化后进行疏水改性的原因是，如果在炭化前进行疏水改性，在炭化过程中对其接枝的疏水基团容易降解，从而丧失疏水性。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明方法制备的炭气凝胶基复合材料，在干燥过程中孔隙易成型，具有超高的孔隙率和比表面积且质轻，吸附容量高，对空气中的有害物质的吸附性强，吸附效果持久性好，并且能够重复利用。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。并且以下实施例中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；以下实施例中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水按质量比5:1:0.3:0.15:0.15:100混合，搅拌均匀后得到混合液A，在搅拌条件下将浓度为1mol/L的氨水以30mL/min的滴加速度滴加到混合液A中直至混合液A的pH值为7-8；然后在60℃下反应16h，得到溶胶A。
其中所述水溶性酚醛树脂的固含量为40-50％,游离酚含量小于等于10％。
所述纳米埃洛石管经过活化处理：将纳米埃洛石管在其600倍质量的4wt％盐酸溶液中浸泡6h，得到活化的纳米埃洛石管。
步骤2：将钛酸丁酯、无水乙醇按质量比1:50混合，得到混合液B；将3mol/L的盐酸溶液、无水乙醇与水按体积比5:15:5进行混合，得到混合液C；在搅拌条件下将混合液C以20mL/min的滴加速度滴加到等体积的混合液B中；然后在60℃下反应8h，得到溶胶B。
将溶胶B浸渍于15倍体积的浓度为0.25mol/L的硝酸银溶液中并搅拌均匀，在60℃下避光加热2h，取出溶胶B，将溶胶B浸渍于15倍0.5mol/L的柠檬酸三钠溶液中，在90℃下反应3h；最后将溶胶B取出并用水洗净后，得到载银的溶胶B。
步骤3：将溶胶A与溶胶B按质量比5:1混合均匀，得到混合溶胶，将混合溶胶陈化72h后，用过量的无水乙醇A对混合溶胶进行溶剂置换48h，接着用过量的正己烷对混合溶胶进行溶剂置换36h，然后除去正己烷，得到混合凝胶；
步骤4：采用超临界流体对混合凝胶进行干燥，具体条件为：采用二氧化碳作为干燥介质，温度50℃，压力15MPa，时间6h。
步骤5：将干燥后的混合凝胶、氢氧化钠按质量比1:2混合并放于微波装置中，在惰性气体氛围下先进行第一炭化阶段，温度为350℃，升温速率20℃/min，时间1h，微波功率800W，微波频率2450MHz；然后进行第二炭化阶段，温度为700℃，升温速率15℃/min，时间2h，微波功率1200W，微波频率2450MHz。
得到炭化物，将炭化物洗去杂质后，将六甲基二硅氮烷与正己烷按体积比为5:10混合，得到混合液D，将混合液D于炭化物按质量比20:3进行混合，在70℃下改性12h，最后取出炭化物，干燥后，得到复合炭气凝胶基空气净化剂。
本实施例制得的空气净化剂的比表面积为953m2/g，孔隙率为92％，孔容量为2.43cm3/g，密度为3.01kg/m3。
实施例2
一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水按质量比3:1:0.1:0.05:0.05:100混合，搅拌均匀后得到混合液A，在搅拌条件下将浓度为1mol/L的氨水以20mL/min的滴加速度滴加到混合液A中直至混合液A的pH值为7-8；然后在50℃下反应48h，得到溶胶A。
其中所述水溶性酚醛树脂的固含量为40％,游离酚含量小于等于10％。
所述纳米埃洛石管经过活化处理：将纳米埃洛石管在其400倍质量的4wt％盐酸溶液中浸泡4h，得到活化的纳米埃洛石管。
步骤2：将钛酸丁酯、无水乙醇按质量比1:30混合，得到混合液B；将3mol/L的盐酸溶液、无水乙醇与水按体积比3:5:5进行混合，得到混合液C；在搅拌条件下将混合液C以15mL/min的滴加速度滴加到等体积的混合液B中；然后在50℃下反应16h，得到溶胶B。
将溶胶B浸渍于10倍体积的浓度为0.25mol/L的硝酸银溶液中并搅拌均匀，在50℃下避光加热3h，取出溶胶B，将溶胶B浸渍于10倍0.5mol/L的柠檬酸三钠溶液中，在80℃下反应4h；最后将溶胶B取出并用水洗净后，得到载银的溶胶B。
步骤3：将溶胶A与溶胶B按质量比3:1混合均匀，得到混合溶胶，将混合溶胶陈化36h后，用过量的无水乙醇A对混合溶胶进行溶剂置换24h，接着用过量的正己烷对混合溶胶进行溶剂置换12h，然后除去正己烷，得到混合凝胶。
步骤4：采用超临界流体对混合凝胶进行干燥，具体条件为：采用二氧化碳作为干燥介质，温度40℃，压力5MPa，时间24h。
步骤5：将干燥后的混合凝胶、氢氧化钠按质量比1:1混合并放于微波装置中，在惰性气体氛围下先进行第一炭化阶段，温度为250℃，升温速率20℃/min，时间2h，微波功率600W，微波频率2450MHz；然后进行第二炭化阶段，温度为500℃，升温速率15℃/min，时间4h，微波功率1000W，微波频率2450MHz。
得到炭化物，将炭化物洗去杂质后，将六甲基二硅氮烷与正己烷按体积比为3:10混合，得到混合液D，将混合液D于炭化物按质量比20:1进行混合，在50℃下改性36h，最后取出炭化物，干燥后，得到复合炭气凝胶基空气净化剂。
本实施例制得的空气净化剂的比表面积为884m2/g，孔隙率为90％，孔容量为2.31cm3/g，密度为3.21kg/m3。
实施例3
一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水按质量比4:1:0.2:0.1:0.1:100混合，搅拌均匀后得到混合液A，在搅拌条件下将浓度为1mol/L的氨水以25mL/min的滴加速度滴加到混合液A中直至混合液A的pH值为7-8；然后在55℃下反应32h，得到溶胶A。
其中所述水溶性酚醛树脂的固含量为45％,游离酚含量小于等于10％。
所述纳米埃洛石管经过活化处理：将纳米埃洛石管在其500倍质量的4wt％盐酸溶液中浸泡5h，得到活化的纳米埃洛石管。
步骤2：将钛酸丁酯、无水乙醇按质量比1:40混合，得到混合液B；将3mol/L的盐酸溶液、无水乙醇与水按体积比4:10:5进行混合，得到混合液C；在搅拌条件下将混合液C以17.5mL/min的滴加速度滴加到等体积的混合液B中；然后在55℃下反应12h，得到溶胶B。
将溶胶B浸渍于12.5倍体积的浓度为0.25mol/L的硝酸银溶液中并搅拌均匀，在55℃下避光加热2.5h，取出溶胶B，将溶胶B浸渍于12.5倍0.5mol/L的柠檬酸三钠溶液中，在85℃下反应3.5h；最后将溶胶B取出并用水洗净后，得到载银的溶胶B。
步骤3：将溶胶A与溶胶B按质量比4:1混合均匀，得到混合溶胶，将混合溶胶陈化54h后，用过量的无水乙醇A对混合溶胶进行溶剂置换36h，接着用过量的正己烷对混合溶胶进行溶剂置换24h，然后除去正己烷，得到混合凝胶.
步骤4：采用超临界流体对混合凝胶进行干燥，具体条件为：采用二氧化碳作为干燥介质，温度45℃，压力10MPa，时间15h。
步骤5：将干燥后的混合凝胶、氢氧化钠按质量比1:1.5混合并放于微波装置中，在惰性气体氛围下先进行第一炭化阶段，温度为300℃，升温速率20℃/min，时间1.5h，微波功率700W，微波频率2450MHz；然后进行第二炭化阶段，温度为600℃，升温速率15℃/min，时间3h，微波功率1100W，微波频率2450MHz。
得到炭化物，将炭化物洗去杂质后，将六甲基二硅氮烷与正己烷按体积比为4:10混合，得到混合液D，将混合液D于炭化物按质量比20:2进行混合，在60℃下改性24h，最后取出炭化物，干燥后，得到复合炭气凝胶基空气净化剂。
本实施例制得的空气净化剂的比表面积为1011m2/g，孔隙率为95％，孔容量为2.62cm3/g，密度为2.95kg/m3。
实施例4
本实施例与实施例3的不同之处在于：
步骤1中，糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水质量比为3.5:1:0.15:0.1:0.1:100。
步骤2中，钛酸丁酯、无水乙醇质量比为1:35；盐酸溶液、无水乙醇与水按体积比为3.5:7:5。
步骤3中，溶胶A与溶胶B质量比为3.5:1。
本实施例制得的空气净化剂的比表面积为961m2/g，孔隙率为93％，孔容量为2.45cm3/g，密度为2.99kg/m3。
实施例5
本实施例与实施例3的不同之处在于：
步骤1中，糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水质量比为3:1:0.15:0.1:0.1:100。
步骤2中，钛酸丁酯、无水乙醇质量比为1:38；盐酸溶液、无水乙醇与水按体积比为3.5:7:5。
步骤3中，溶胶A与溶胶B质量比为3.5:1。
本实施例制得的空气净化剂的比表面积为965m2/g，孔隙率为93％，孔容量为2.43cm3/g，密度为3.00kg/m3。
实施例6
本实施例与实施例3的不同之处在于：
步骤1中，糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水质量比为4.5:1:0.25:0.1:0.1:100。
步骤2中，钛酸丁酯、无水乙醇质量比为1:35；盐酸溶液、无水乙醇与水按体积比为4.5:12:5。
步骤3中，溶胶A与溶胶B质量比为4.5:1。
本实施例制得的空气净化剂的比表面积为901m2/g，孔隙率为92％，孔容量为2.35cm3/g，密度为3.15kg/m3。
实施例7
本实施例与实施例3的不同之处在于：
步骤1中，糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水质量比为4.5:1:0.15:0.15:0.15:100。
步骤2中，钛酸丁酯、无水乙醇质量比为1:35；盐酸溶液、无水乙醇与水按体积比为3.5:9:5。
步骤3中，溶胶A与溶胶B质量比为4:1。
本实施例制得的空气净化剂的比表面积为897m2/g，孔隙率为92％，孔容量为2.31cm3/g，密度为3.09kg/m3。
实施例8
本实施例与实施例3的不同之处在于：
步骤1中，糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水质量比为4.5:1:0.1:0.1:0.1:100。
步骤2中，钛酸丁酯、无水乙醇质量比为1:35；盐酸溶液、无水乙醇与水按体积比为3.5:8:5。
步骤3中，溶胶A与溶胶B质量比为4:1。
本实施例制得的空气净化剂的比表面积为911m2/g，孔隙率为92％，孔容量为2.33cm3/g，密度为3.08kg/m3。
实施例9
本实施例与实施例3的不同之处在于：
步骤1中，糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水质量比为3.5:1:0.2:0.1:0.15:100。
步骤2中，钛酸丁酯、无水乙醇质量比为1:35；盐酸溶液、无水乙醇与水按体积比为3.5:14:5。
步骤3中，溶胶A与溶胶B质量比为4:1。
本实施例制得的空气净化剂的比表面积为925m2/g，孔隙率为93％，孔容量为2.45cm3/g，密度为3.02kg/m3。
实施例10
本实施例与实施例3的不同之处在于：
步骤1中，糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水质量比为5:1:0.3:0.15:0.1:100。
步骤2中，钛酸丁酯、无水乙醇质量比为1:35；盐酸溶液、无水乙醇与水按体积比为3.5:6:5。
步骤3中，溶胶A与溶胶B质量比为5:1。
本实施例制得的空气净化剂的比表面积为899m2/g，孔隙率为91％，孔容量为2.32cm3/g，密度为3.02kg/m3。
对比实施例1
本实施例与实施例3的不同之处在于：
步骤1中，糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水质量比为2:1:0.05:0.02:0.02:100。氨水的滴加速度为15mL/min。
步骤2中，钛酸丁酯、无水乙醇质量比为1:25；盐酸溶液、无水乙醇与水按体积比为2:3:5。混合液C的滴加速度为10mL/min。
步骤3中，溶胶A与溶胶B质量比为2:1。
本实施例制得的空气净化剂的比表面积为658m2/g，孔隙率为86％，孔容量为2.03cm3/g，密度为3.55kg/m3。
对比实施例2
本实施例与实施例3的不同之处在于：
步骤1中，糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水质量比为6:1:0.4:0.2:0.2:100。氨水的滴加速度为35mL/min。
步骤2中，钛酸丁酯、无水乙醇质量比为1:60；盐酸溶液、无水乙醇与水按体积比为6:20:5。混合液C的滴加速度为25mL/min。
步骤3中，溶胶A与溶胶B质量比为6:1。
本实施例制得的空气净化剂的比表面积为791m2/g，孔隙率为91％，孔容量为1.92cm3/g，密度为3.45kg/m3。
对比实施例3
本实施例与实施例3的不同之处在于：
步骤1中，糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水质量比为2:1:0.4:0.2:0.2:100。氨水的滴加速度为15mL/min。
步骤2中，钛酸丁酯、无水乙醇质量比为1:20；盐酸溶液、无水乙醇与水按体积比为2:20:5。混合液C的滴加速度为10mL/min。
步骤3中，溶胶A与溶胶B质量比为1:1。
本实施例制得的空气净化剂的比表面积为682m2/g，孔隙率为88％，孔容量为1.76cm3/g，密度为3.68kg/m3。
从实施例1-3与对比实施例1-3的数据对比可知，实施例1-3制得的空气净化剂的性能参数更优。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：将糠醛、水溶性酚醛树脂、纳米埃洛石管、水镁石纤维、羟丙基甲基纤维素和水按质量比3-5:1:0.1-0.3:0.05-0.15:0.05-0.15:100混合，搅拌均匀后得到混合液A，在搅拌条件下将浓度为1mol/L的氨水滴加到混合液A中直至混合液A的pH值为7-8；然后在50-60℃下反应16-48h，得到溶胶A；
步骤2：将钛酸丁酯、无水乙醇按质量比1:30-50混合，得到混合液B；将3mol/L的盐酸溶液、无水乙醇与水按体积比3-5:5-15:5进行混合，得到混合液C；在搅拌条件下将混合液C滴加到等体积的混合液B中；然后在50-60℃下反应8-16h，得到溶胶B；
步骤3：将溶胶A与溶胶B按质量比3-5:1混合均匀，得到混合溶胶，将混合溶胶陈化36-72h后，用过量的有机溶剂A对混合溶胶进行溶剂置换24-48h，接着用过量的有机溶剂B对混合溶胶进行溶剂置换12-36h，然后除去有机溶剂B，得到混合凝胶；
步骤4：采用超临界流体对混合凝胶进行干燥；
步骤5：对干燥后的混合凝胶进行炭化，得到炭化物，将炭化物洗去杂质并干燥后，得到复合炭气凝胶基空气净化剂。
2.如权利要求1所述的一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法，其特征在于，步骤2制得的溶胶B在步骤3前还经过载银处理：将溶胶B浸渍于10-15倍体积的浓度为0.25mol/L的硝酸银溶液中并搅拌均匀，在50-60℃下避光加热2-3h，取出溶胶B，将溶胶B浸渍于10-15倍0.5mol/L的柠檬酸三钠溶液中，在80-90℃下反应3-4h；最后将溶胶B取出并用水洗净后，得到载银的溶胶B。
3.如权利要求1所述的一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法，其特征在于，所述水溶性酚醛树脂的固含量为40-50％,游离酚含量小于等于10％。
4.如权利要求1所述的一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法，其特征在于，步骤1中所述氨水的滴加速度为20-30mL/min。
5.如权利要求1所述的一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法，其特征在于，所述纳米埃洛石管经过活化处理：将纳米埃洛石管在其400-600倍质量的4wt％盐酸溶液中浸泡4-6h，得到活化的纳米埃洛石管。
6.如权利要求1所述的一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法，其特征在于，步骤2中所述混合液C的滴加速度为15-20mL/min。
7.如权利要求1所述的一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法，其特征在于，步骤3中途所述有机溶剂A为无水乙醇，所述有机溶剂B为正己烷。
8.如权利要求1所述的一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法，其特征在于，步骤4条件为：采用二氧化碳作为干燥介质，温度40-50℃，压力5-15MPa，时间6-24h。
9.如权利要求1所述的一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法，其特征在于，步骤5的炭化过程具体为：将干燥后的混合凝胶、氢氧化钠按质量比1:1-2混合并放于微波装置中，在惰性气体氛围下先进行第一炭化阶段，温度为250-350℃，升温速率20℃/min，时间1-2h，微波功率600-800W，微波频率2450MHz；然后进行第二炭化阶段，温度为500-700℃，升温速率15℃/min，时间2-4h，微波功率1000-1200W，微波频率2450MHz。
10.如权利要求1所述的一种复合炭气凝胶基空气净化剂的制备方法，其特征在于，步骤5所得的炭化物在洗去杂质后还经过疏水改性：将六甲基二硅氮烷与正己烷按体积比为3-5:10混合，得到混合液D，将混合液D于炭化物按质量比20:1-3进行混合，在50-70℃下改性12-36h，最后取出炭化物。
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