CN106492837A - 一种空气净化的高性能降解材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空气净化的高性能降解材料，其制备步骤如下：步骤1，将有机钛源和无水乙醇加入反应釜中，搅拌均匀后加入稳定剂，形成溶液A；步骤2，将氯化铁和氯化氢加入至无水乙醇中，形成溶液B；步骤3，将溶液A缓慢滴加至B；中，搅拌1‑2h，搅拌均匀后缓慢加入氯化钯，形成较为稳定的溶胶液溶液步骤4，以氨气为曝气气体，进行恒温循环反应2‑4h；步骤5，通入氮气进行曝气反应3‑5h，曝气反应结束后静置10‑20h，即可得到高性能降解材料。本发明方法简便，工艺条件温和，生产成本低，材料结构稳定，未经过高温破坏，性能未发生破坏，在紫外和可见区域体现出良好的降解效果。

Description

一种空气净化的高性能降解材料
技术领域
本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种空气净化的高性能降解材料。
背景技术
空气净化是指针对室内的各种环境问题提供杀菌消毒、降尘除霾、祛除有害装修残留以及异味等整体解决方案，提高改善生活、办公条件，增进身心健康。室内环境污染物和污染来源主要包括放射性气体、霉菌、颗粒物、装修残留、二手烟等。室内空气污染是有害的化学性因子、物理性因子和（或）生物性因子进入室内空气中并已达 到对人体身心健康产生直接或间接，近期或远期，或者潜在有害影响的程度的状况。人们每天平均大约有80%以上的时间在室内度过。随着生产和生活方式的更加现代化，更多的工作和文娱体育活动都可在室内进行，购物也不必每天上街，合适的室内微小气候使人们不必经常到户外去调节热效应，这样，人们的室内活动时间就更多，甚至高达93%以上。因此，室内空气质量对人体健康的关系就显得更加密切更加重要。虽然，室内污染物的浓度往往较低，但由于接触时间很长，故其累积接触量很高。尤其是老、幼、病、残等体弱人群 、机体抵抗力较低、户外活动机会更少，因此，室内空气质量的好坏与他们的关系尤为重要。
易挥发性有机化合物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。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。
发明内容
本发明的目的是提供一种空气净化的高性能降解材料，本发明方法简便，工艺条件温和，生产成本低，材料结构稳定，未经过高温破坏，性能未发生破坏，在紫外和可见区域体现出良好的降解效果。
一种空气净化的高性能降解材料，其制备步骤如下：
步骤1，将有机钛源和无水乙醇加入反应釜中，搅拌均匀后加入稳定剂，形成溶液A；
步骤2，将氯化铁和氯化氢加入至无水乙醇中，形成溶液B；
步骤3，将溶液A缓慢滴加至B；中，搅拌1-2h，搅拌均匀后缓慢加入氯化钯，形成较为稳定的溶胶液溶液
步骤4，以氨气为曝气气体，进行恒温循环反应2-4h；
步骤5，通入氮气进行曝气反应3-5h，曝气反应结束后静置10-20h，即可得到高性能降解材料。
所述制备方法的配方如下：
有机钛源14-20份、无水乙醇45-65份、稳定剂2-4份、氯化铁10-15份、氯化氢1-3份、氯化钯3-5份。
所述稳定剂采用乙酰丙酮。
所述步骤1中的无水乙醇为乙醇总量的50-70%，所述搅拌速度为800-1200r/min。
所述步骤3中的滴加速度为5-10mL/min，所述搅拌速度为500-800r/min。
所述步骤3中的氯化钯的加入速度为1-3g/min。
所述步骤4中的曝气流速为10-15mL/min，所述曝气反应的温度为60-80℃。
所述步骤5中的氮气曝气流速为30-45mL/min，所述曝气温度为室温。
所述步骤5中的静置温度为1-10℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明方法简便，工艺条件温和，生产成本低，材料结构稳定，未经过高温破坏，性能未发生破坏，在紫外和可见区域体现出良好的降解效果。
2、本发明采用二氧化钛在紫外区域形成不错的降解效果，氧化铁在可见光具有不错的降解效果，具有较为宽泛的响应区域，同时以钯元素作为活性中心，大大提高整体的降解效果。
3、本发明采用循环曝气反应以及氮气曝气反应，能够保证溶胶内部分散性良好，制备的膜层结构均匀，比表面大，降解性能佳。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述：
实施例1
一种空气净化的高性能降解材料，其制备步骤如下：
步骤1，将有机钛源和无水乙醇加入反应釜中，搅拌均匀后加入稳定剂，形成溶液A；
步骤2，将氯化铁和氯化氢加入至无水乙醇中，形成溶液B；
步骤3，将溶液A缓慢滴加至B；中，搅拌1h，搅拌均匀后缓慢加入氯化钯，形成较为稳定的溶胶液溶液
步骤4，以氨气为曝气气体，进行恒温循环反应2h；
步骤5，通入氮气进行曝气反应3h，曝气反应结束后静置10h，即可得到高性能降解材料。
所述制备方法的配方如下：
有机钛源14份、无水乙醇45份、稳定剂2份、氯化铁10份、氯化氢1份、氯化钯3份。
所述稳定剂采用乙酰丙酮。
所述步骤1中的无水乙醇为乙醇总量的50%，所述搅拌速度为800r/min。
所述步骤3中的滴加速度为5mL/min，所述搅拌速度为500r/min。
所述步骤3中的氯化钯的加入速度为1g/min。
所述步骤4中的曝气流速为10mL/min，所述曝气反应的温度为60℃。
所述步骤5中的氮气曝气流速为30mL/min，所述曝气温度为室温。
所述步骤5中的静置温度为1℃。
实施例2
一种空气净化的高性能降解材料，其制备步骤如下：
步骤1，将有机钛源和无水乙醇加入反应釜中，搅拌均匀后加入稳定剂，形成溶液A；
步骤2，将氯化铁和氯化氢加入至无水乙醇中，形成溶液B；
步骤3，将溶液A缓慢滴加至B；中，搅拌2h，搅拌均匀后缓慢加入氯化钯，形成较为稳定的溶胶液溶液
步骤4，以氨气为曝气气体，进行恒温循环反应4h；
步骤5，通入氮气进行曝气反应5h，曝气反应结束后静置20h，即可得到高性能降解材料。
所述制备方法的配方如下：
有机钛源20份、无水乙醇65份、稳定剂4份、氯化铁15份、氯化氢3份、氯化钯5份。
所述稳定剂采用乙酰丙酮。
所述步骤1中的无水乙醇为乙醇总量的70%，所述搅拌速度为1200r/min。
所述步骤3中的滴加速度为10mL/min，所述搅拌速度为800r/min。
所述步骤3中的氯化钯的加入速度为3g/min。
所述步骤4中的曝气流速为15mL/min，所述曝气反应的温度为80℃。
所述步骤5中的氮气曝气流速为45mL/min，所述曝气温度为室温。
所述步骤5中的静置温度为10℃。
实施例3
一种空气净化的高性能降解材料，其制备步骤如下：
步骤1，将有机钛源和无水乙醇加入反应釜中，搅拌均匀后加入稳定剂，形成溶液A；
步骤2，将氯化铁和氯化氢加入至无水乙醇中，形成溶液B；
步骤3，将溶液A缓慢滴加至B；中，搅拌1h，搅拌均匀后缓慢加入氯化钯，形成较为稳定的溶胶液溶液
步骤4，以氨气为曝气气体，进行恒温循环反应3h；
步骤5，通入氮气进行曝气反应4h，曝气反应结束后静置15h，即可得到高性能降解材料。
所述制备方法的配方如下：
有机钛源18份、无水乙醇55份、稳定剂3份、氯化铁14份、氯化氢2份、氯化钯4份。
所述稳定剂采用乙酰丙酮。
所述步骤1中的无水乙醇为乙醇总量的60%，所述搅拌速度为1100r/min。
所述步骤3中的滴加速度为8mL/min，所述搅拌速度为700r/min。
所述步骤3中的氯化钯的加入速度为2g/min。
所述步骤4中的曝气流速为13mL/min，所述曝气反应的温度为70℃。
所述步骤5中的氮气曝气流速为40mL/min，所述曝气温度为室温。
所述步骤5中的静置温度为6℃。
对实施例1-3制备的空气净化材料进行测试，主要测定空气净化材料对污染物的降解性能和稳定性。
测试方法为：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，在紫外光灯和可见光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。
紫外光照射条件下的测试效果
降解率（%） 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
苯 91.1 93.1 92.8 50.6
甲醛 93.2 91.8 95.1 55.2
氨 91.0 93.1 94.1 51.7
硫化氢 94.1 94.9 93.7 50.7
NO 90.9 91.6 92.7 51.5
可见光照射条件下的测试效果
降解率（%） 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
苯 89.7 91.7 87.9 11.2
甲醛 90.3 91.7 90.3 15.1
氨 87.9 90.3 89.1 13.2
硫化氢 92.3 89.9 92.3 9.6
NO 94.7 93.1 89.7 10.6
以上所述仅为本发明的一实施例，并不限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种空气净化的高性能降解材料，其特征在于，其制备步骤如下：
步骤1，将有机钛源和无水乙醇加入反应釜中，搅拌均匀后加入稳定剂，形成溶液A；
步骤2，将氯化铁和氯化氢加入至无水乙醇中，形成溶液B；
步骤3，将溶液A缓慢滴加至B；中，搅拌1-2h，搅拌均匀后缓慢加入氯化钯，形成较为稳定的溶胶液溶液
步骤4，以氨气为曝气气体，进行恒温循环反应2-4h；
步骤5，通入氮气进行曝气反应3-5h，曝气反应结束后静置10-20h，即可得到高性能降解材料。
2.根据权利要求1所述的一种空气净化的高性能降解材料，其特征在于，所述制备方法的配方如下：
有机钛源14-20份、无水乙醇45-65份、稳定剂2-4份、氯化铁10-15份、氯化氢1-3份、氯化钯3-5份。
3.根据权利要求2所述的一种空气净化的高性能降解材料，其特征在于，所述稳定剂采用乙酰丙酮。
4.根据权利要求1所述的一种空气净化的高性能降解材料，其特征在于，所述步骤1中的无水乙醇为乙醇总量的50-70%，所述搅拌速度为800-1200r/min。
5.根据权利要求1所述的一种空气净化的高性能降解材料，其特征在于，所述步骤3中的滴加速度为5-10mL/min，所述搅拌速度为500-800r/min。
6.根据权利要求1所述的一种空气净化的高性能降解材料，其特征在于，所述步骤3中的氯化钯的加入速度为1-3g/min。
7.根据权利要求1所述的一种空气净化的高性能降解材料，其特征在于，所述步骤4中的曝气流速为10-15mL/min，所述曝气反应的温度为60-80℃。
8.根据权利要求1所述的一种空气净化的高性能降解材料，其特征在于，所述步骤5中的氮气曝气流速为30-45mL/min，所述曝气温度为室温。
9.根据权利要求1所述的一种空气净化的高性能降解材料，其特征在于，所述步骤5中的静置温度为1-10℃。
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