CN106378198A - 一种光催化空气净化镀膜及其制备方法和应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光催化空气净化镀膜及其制备方法和应用方法，属于光触媒空气净化材料领域。它主要由如下原料制备而成：四异丙氧基钛、无水乙醇、冰乙酸、双取代五苯基环戊二烯基氯化镥、双氧水、聚乙二醇、混合纳米氧化锌粉末。光催化空气净化镀膜中添加的镥稀土元素能有效增多光生电子和空穴的分离，减少电子和空穴复合的机率，提高了光催化活性，加速对异味分子和挥发性有机物的降解进程。
Description
技术领域
本发明涉及一种光催化空气净化镀膜及其制备方法和应用方法，属于光触媒空气净化材料领域。
背景技术
光触媒是一种在光照射条件下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，光触媒可以将光能转换成化学反应所需的能量，来产生催化效果。利用这一原理，人们发现二氧化钛是一种很好的光触媒，它可以在光照射条件下，将异味分子和挥发性有机化合物，分解为二氧化碳和水，从而净化空气。挥发性有机物包括甲醛、苯系物、氨气、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、汽车尾气等影响人类身体健康的有毒物质，当室内的挥发性有机物达到一定浓度时，短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、乏力等，严重时会出现抽搐、昏迷，并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果，二氧化钛光触媒几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质。但是，目前二氧化钛光触媒对异味分子和挥发性有机物的降解效率不高，一是因为经光照产生的电子和空穴分离后，电子与空穴的复合机率较大，导致真正用于降解的电子较少，降解效率不高；二是因为与异味分子和挥发性有机物的接触不够；三是因为接收到的光照能量不够。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供一种光催化空气净化镀膜及其制备方法和应用方法，它解决了目前二氧化钛光触媒对异味分子和挥发性有机物降解效率不高的问题。
本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：
一种光催化空气净化镀膜，其主要由如下重量份的原料制备而成：四异丙氧基钛99-101份，无水乙醇145-155份，冰乙酸40-45份，双取代五苯基环戊二烯基氯化镥0.1-0.3份，双氧水1-1.5份，聚乙二醇30-35份，混合纳米氧化锌粉末65-70份。
作为优选实例，所述混合纳米氧化锌粉末的颗粒大小为8-10nm。
一种光催化空气净化镀膜的制备方法，包括以下步骤，各原料按照重量份取：
（1）取四异丙氧基钛99-101份，在温度≤25℃、搅拌条件下，滴加无水乙醇145-155份，滴加结束后继续搅拌一段时间，然后在常温下放置2小时，得到醇溶液；
（2）在温度≤25℃、强力搅拌条件下，取冰乙酸40-45份滴加入上述醇溶液中，滴加时间不少于2小时，制得二氧化钛胶体；
（3）在上述二氧化钛胶体中加入双取代五苯基环戊二烯基氯化镥0.1-0.3份和双氧水1-1.5份，并搅拌均匀，得到混合溶液；
（4）在上述混合溶液中加入聚乙二醇30-35份、混合纳米氧化锌粉末65-70份，通过电磁搅拌均匀后得到混合物；
（5）将上述混合物置于超声波发生器下，使之分散均匀，得到均匀混合物；
（6）取载体，将其表面经酸碱处理后，用去离子水水洗并烘干，待用；
（7）将上述预处理后的载体放在步骤（5）得到的均匀混合物中浸渍镀膜；
（8）将上述浸渍镀膜后的载体放置于2.45GHz微波炉中加热10-15分钟，结束后制备完成富含纳米级微孔的纳米二氧化钛膜，即光催化空气净化镀膜。
一种光催化空气净化镀膜的应用方法，包括以下步骤：
（1）以紫外灯的陶瓷或玻璃基灯罩作为光催化空气净化镀膜的载体，进行镀膜；
（2）将镀有光催化空气净化镀膜的紫外灯打开，光催化空气净化镀膜吸收紫外光，将吸附在镀膜表面的异味分子和挥发性有机物降解成二氧化碳和水。
作为优选实例，所述紫外灯的波长为254nm。
本发明的有益效果是：
（1）光催化空气净化镀膜中添加的镥稀土元素能有效增多光生电子和空穴的分离，减少电子和空穴复合的机率，提高了光催化活性，加速对异味分子和挥发性有机物的降解进程；
（2）使用本制备方法，使得载体表面附着有富含纳米级微孔的纳米二氧化钛膜，这些纳米级微孔增强了与气味分子和挥发性有机物的接触，能够快速吸附异味分子和挥发性有机物并固定在镀膜表面，加速降解进程；
（3）使用本应用方法，使得光催化空气净化镀膜在使用时，能够吸收大量的紫外线，并转化为化学反应所需的能量，大大提高对异味分子和挥发性有机物的降解效率。
具体实施方式
为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例：
一种光催化空气净化镀膜，其主要由如下重量份的原料制备而成：四异丙氧基钛100份，无水乙醇150份，冰乙酸43份，双取代五苯基环戊二烯基氯化镥0.2份，双氧水1.3份，聚乙二醇32份，混合纳米氧化锌粉末68份。混合纳米氧化锌粉末的颗粒大小为9nm。
一种光催化空气净化镀膜的制备方法，包括以下步骤，各原料按照重量份取：
（1）取四异丙氧基钛100份，在温度≤25℃、搅拌条件下，滴加无水乙醇150份，滴加结束后继续搅拌一段时间，然后在常温下放置2小时，得到醇溶液；
（2）在温度≤25℃、强力搅拌条件下，取冰乙酸43份滴加入上述醇溶液中，滴加时间不少于2小时，制得二氧化钛胶体；
（3）在上述二氧化钛胶体中加入双取代五苯基环戊二烯基氯化镥0.2份和双氧水1.3份，并搅拌均匀，得到混合溶液；
（4）在上述混合溶液中加入聚乙二醇32份、混合纳米氧化锌粉末68份，通过电磁搅拌均匀后得到混合物；
（5）将上述混合物置于超声波发生器下，使之分散均匀，得到均匀混合物；
（6）取载体，将其表面经酸碱处理后，用去离子水水洗并烘干，待用；
（7）将上述预处理后的载体放在步骤（5）得到的均匀混合物中浸渍镀膜；
（8）将上述浸渍镀膜后的载体放置于2.45GHz微波炉中加热12分钟，结束后制备完成富含纳米级微孔的纳米二氧化钛膜，即光催化空气净化镀膜。
一种光催化空气净化镀膜的应用方法，包括以下步骤：
（1）以紫外灯的玻璃基灯罩作为光催化空气净化镀膜的载体，进行镀膜；
（2）将镀有光催化空气净化镀膜的紫外灯打开，光催化空气净化镀膜吸收紫外光，将吸附在镀膜表面的异味分子和挥发性有机物降解成二氧化碳和水。紫外灯的波长为254nm。按根紫外灯管使用量60ml操作。紫外灯管长度为20cm，管径为2cm。
实施环境，在两间体积、形状完全相同的房间内，具有同样浓度的苯、甲苯、乙酸丁酯、乙苯、邻二甲苯、甲醛、乙醛、丙酮等有机物。一间房间内使用本专利的配方、制备方法和应用方法来净化空气；另一间房间使用与上述镀膜相同质量的市售普通二氧化钛净化液喷涂在同样面积的载体上，依靠自然光来净化空气。结果如下：
两个房间具有同样浓度的苯0.105mg/m³、甲苯0.307mg/m³、乙酸丁酯0.061mg/m³、乙苯1.995mg/m³、邻二甲苯0.482mg/m³、甲醛0.049mg/m³、乙醛0.043mg/m³、丙酮0.282mg/m³。
市售二氧化钛净化液净化结果：苯0.037mg/m³、甲苯0.054mg/m³、乙酸丁酯0.007mg/m³、乙苯0.058mg/m³、邻二甲苯0.024mg/m³、甲醛0.041mg/m³、乙醛0.038mg/m³、丙酮0.046mg/m³。
本专利的净化结果：苯0.015mg/m³、甲苯0.028mg/m³、乙酸丁酯0.003mg/m³、乙苯0.024mg/m³、邻二甲苯0.011mg/m³、甲醛0.032mg/m³、乙醛0.024mg/m³、丙酮0.025mg/m³。
总结：本专利的净化效果明显好于目前市售二氧化钛净化液。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种光催化空气净化镀膜，其特征在于，它主要由如下重量份的原料制备而成：四异丙氧基钛99-101份，无水乙醇145-155份，冰乙酸40-45份，双取代五苯基环戊二烯基氯化镥0.1-0.3份，双氧水1-1.5份，聚乙二醇30-35份，混合纳米氧化锌粉末65-70份。
2.根据权利要求1所述一种光催化空气净化镀膜，其特征在于：所述混合纳米氧化锌粉末的颗粒大小为8-10nm。
3.一种光催化空气净化镀膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，各原料按照重量份取：
（1）取四异丙氧基钛99-101份，在温度≤25℃、搅拌条件下，滴加无水乙醇145-155份，滴加结束后继续搅拌一段时间，然后在常温下放置2小时，得到醇溶液；
（2）在温度≤25℃、强力搅拌条件下，取冰乙酸40-45份滴加入上述醇溶液中，滴加时间不少于2小时，制得二氧化钛胶体；
（3）在上述二氧化钛胶体中加入双取代五苯基环戊二烯基氯化镥0.1-0.3份和双氧水1-1.5份，并搅拌均匀，得到混合溶液；
（4）在上述混合溶液中加入聚乙二醇30-35份、混合纳米氧化锌粉末65-70份，通过电磁搅拌均匀后得到混合物；
（5）将上述混合物置于超声波发生器下，使之分散均匀，得到均匀混合物；
（6）取载体，将其表面经酸碱处理后，用去离子水水洗并烘干，待用；
（7）将上述预处理后的载体放在步骤（5）得到的均匀混合物中浸渍镀膜；
（8）将上述浸渍镀膜后的载体放置于2.45GHz微波炉中加热10-15分钟，结束后制备完成富含纳米级微孔的纳米二氧化钛膜，即光催化空气净化镀膜。
4.一种光催化空气净化镀膜的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）以紫外灯的陶瓷或玻璃基灯罩作为光催化空气净化镀膜的载体，进行镀膜；
（2）将镀有光催化空气净化镀膜的紫外灯打开，光催化空气净化镀膜吸收紫外光，将吸附在镀膜表面的异味分子和挥发性有机物降解成二氧化碳和水。
5.根据权利要求4所述一种光催化空气净化镀膜的应用方法，其特征在于：所述紫外灯的波长为254nm。
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