CN107175077A - 负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网及制备方法 - Google Patents

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陈勇
王晓玉
陈蕾
徐淑娟
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    • B01J23/34—Manganese

Abstract

本发明提供了一种负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网，包括以下重量份材料：膨润土8‑10份，Mn掺杂TiO2 5‑8份，活性炭粉20‑22份，纳米银0.5‑1份，环氧树脂交联剂15‑20份，活性炭纤维60‑75份；本发明中我们将Mn元素掺杂进入了二氧化钛中，能够在反应过程中提高光子的利用率，同时在本发明中我们将Mn掺杂后的TiO2与其他材料一起负载于活性炭纤维上，利用活性炭纤维自身的多孔结构而拥有的吸附作用，能够增强净化空气的作用。

Description

负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网及制备方法
技术领域
本发明属于空气净化材料技术领域，具体涉及一种负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网及制备方法。
背景技术
活性炭纤维是20世纪70年代初在炭纤维的基础上发展起来的一种新型吸附功能材料，是继粉状、粒状活性炭后的第三代活性炭吸附材料。活性炭纤维的纤维丝直径细、微孔结构发达、比表面积和吸附容量大、大量微孔开口在纤维丝表面，因而吸、脱附速度快，具有孔径分布集中、对低浓度吸附质吸附能力特别优良等特点，现已广泛用于气体净化和废水处理。
活性炭材料的吸附性能主要由其表面结构特性和表面化学特性(即表面微结构)两方面因素决定。ACF表面结构主要以微孔为主，孔径分布集中，在低相对压或低浓度下与传统的颗粒状活性炭相比具有更高的吸附容量。ACF的表面化学性质由表面化学官能团、表面杂原子和化合物等决定。
专利CN105107494中提供了一种活性炭基纳米TiO2复合MnO2催化材料及其制备方法，使二氧化锰以化学沉积的方法附着在纳米二氧化钛颗粒表面形成符合材料，同时与活性炭结合，用于空气净化治理，但是这种方法只是在表面上将两种材料复合，并不能显现出很好的净化效果。在本发明中我们将Mn元素掺杂进入了二氧化钛中，能够在反应过程中提高光子的利用率，同时在本发明中我们将Mn掺杂后的TiO2与其他材料一起负载于活性炭纤维上，利用活性炭纤维自身的多孔结构而拥有的吸附作用，能够增强净化空气的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网，将Mn元素掺杂进入了二氧化钛中，能够在反应过程中提高光子的利用率，同时在本发明中我们将Mn掺杂后的TiO2负载于活性炭纤维上，利用活性炭纤维自身的多孔结构而拥有的吸附作用，能够有效地提高净化空气的作用。
为了达到上述目的，本发明提供了一种负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网，包括以下重量份材料：膨润土8-10份，Mn掺杂TiO25-8份，活性炭粉20-22份，纳米银0.5-1份，环氧树脂交联剂15-20份，活性炭纤维60-75份。
这种负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网的制备方法包括：
1)将体积比为1:2-4的钛酸丁酯和无水乙醇混合，超声分散10分钟，得A溶液；将体积比为1:1无水乙醇和蒸馏水混合，调节pH值为3，取与蒸馏水体积比为1:1的氯化锰饱和溶液溶于其中，超声分散10分钟，得B溶液；将上述A溶液缓慢地滴入B中，得到半透明、淡黄色的溶胶；陈化48小时后得到TiO2凝胶；在80℃水浴条件下保持2小时得白色干凝胶；研磨成粉后在500℃下焙烧3小时，自然冷却后研磨即得到负载Mn掺杂TiO2。
2)将膨润土、Mn掺杂TiO2、活性炭粉、纳米银、环氧树脂交联剂混合搅拌，加入预处理过的活性炭纤维进行交联反应，控制pH＝7-7.5，干燥即得过滤网。
优选地，所述预处理方法为：依次使用NaOH溶液、稀硝酸溶液浸泡、洗涤。
优选地，所述膨润土、Mn掺杂TiO2、活性炭粉和纳米银粒度为50-100目。
优选地，所述环氧树脂交联剂为多乙烯多胺、三甲基六亚甲基二胺和二已基三胺的一种或几种。
优选地，所述负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网为片状或圆筒状。
本发明的有益效果是：
1.TiO2电子和空穴易复合，带隙较宽，利用锰的掺杂是一种有效的改性方法，提高其催化性能，与纯的纳米二氧化钛颗粒相比，Mn掺杂的二氧化钛具有较强的氧化性，催化活性高，无毒且无二次污染，改善了纳米二氧化钛比表面积小、吸附性差的缺点。
2.由于活性炭纤维拥有发达的比表面积和丰富的微孔，表面含有一系列官能团如羟基、羰基、内酯基等,还有良好的氧化还原性能，因此用活性炭纤维作为载体不仅有利于对其自身性能的改进，还能更好的促进负载在其表面的材料发挥作用。
附图说明
图1为本发明的负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例详细说明本发明，但本发明并不局限于具体实施例。
参考图1
实施例1：
1)Mn掺杂TiO2的制备：将8.5mL钛酸丁酯溶于20mL无水乙醇中，超声分散10分钟，得A溶液；将10mL无水乙醇、10mL蒸馏水混合，用浓HCl调节其pH值为3，然后将10ml的氯化锰饱和溶液溶于其中，超声分散10分钟，得B溶液，在磁力搅拌下将A溶液缓慢地滴入B中，滴定完成后继续搅拌1小时，得到半透明、淡黄色的溶胶。在空气中陈化48小时，得到TiO2凝胶。将凝胶放入80℃恒温水浴锅，在机械搅拌仪的作用下挥发掉凝胶中的水和有机溶剂，得到白色干凝胶。将干凝胶研磨成粉后放入管式炉，在500℃下焙烧3小时,然后自然冷却后取出研磨。
2)将粒度为50目的膨润土10份，Mn掺杂TiO28份，活性炭粉22份，纳米银1份，环氧树脂交联剂20份混合搅拌，加入依次使用NaOH溶液、稀硝酸溶液浸泡、洗涤过的活性炭纤维60份进行交联反应，控制pH＝7，干燥即得负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网。
对比例1：
将粒度为50目的膨润土10份，活性炭粉22份，纳米银1份，环氧树脂交联剂20份混合搅拌，加入依次使用NaOH溶液、稀硝酸溶液浸泡、洗涤过的活性炭纤维60份进行交联反应，控制pH＝7，干燥即得活性炭纤维空气净化器过滤网。
相对于实施例1中活性炭纤维空气净化器过滤网，区别在于未加入Mn掺杂TiO2。
对比例2：
将粒度为50目的膨润土10份，MnO2与TiO2的复合材料8份，活性炭粉22份，纳米银1份，环氧树脂交联剂20份混合搅拌，加入依次使用NaOH溶液、稀硝酸溶液浸泡、洗涤过的活性炭纤维60份进行交联反应，控制pH＝7，干燥即得负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网。
相对于实施例1中活性炭纤维空气净化器过滤网，区别在于加入的是MnO2与TiO2的复合材料。
测试方式：取三组相同的空气测试样品，分别使用实施例1和对比例1-2中的活性炭纤维空气净化器过滤网过滤，测得实验数据，并计算污染物去除率，结果如下表：
从表中可以看出，实施例1中的活性炭纤维空气净化器过滤网能够很好的吸收空气中碳氮的氧化物以及二氧化硫，有效地去除空气中的有毒害物质，这表明Mn掺杂后的TiO2负载于活性炭纤维上，能够有效地提升吸附作用，提高净化空气的能力。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，此实施例为最优实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网，其特征在于，包括以下重量份材料：膨润土8-10份，Mn掺杂TiO25-8份，活性炭粉20-22份，纳米银0.5-1份，环氧树脂交联剂15-20份，活性炭纤维60-75份。
2.根据权利要求1中所述的一种负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网的制备方法，其特征在于，包括：
1)将体积比为1:2-4的钛酸丁酯和无水乙醇混合，超声分散10分钟，得A溶液；将体积比为1:1无水乙醇和蒸馏水混合，调节pH值为3，取与蒸馏水体积比为1:1的氯化锰饱和溶液溶于其中，超声分散10分钟，得B溶液；将上述A溶液缓慢地滴入B中，得到半透明、淡黄色的溶胶；陈化48小时后得到TiO2凝胶；在80℃水浴条件下保持2小时得白色干凝胶；研磨成粉后在500℃下焙烧3小时，自然冷却后研磨即得到负载Mn掺杂TiO2；
2)将膨润土、Mn掺杂TiO2、活性炭粉、纳米银、环氧树脂交联剂混合搅拌，加入预处理过的活性炭纤维进行交联反应，控制pH＝7-7.5，干燥即得过滤网。
3.根据权利要求2中所述的一种负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网，其特征在于，所述预处理方法为：依次使用NaOH溶液、稀硝酸溶液浸泡、洗涤。
4.根据权利要求1中所述的一种负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网，其特征在于，所述膨润土、Mn掺杂TiO2、活性炭粉和纳米银粒度为50-100目。
5.根据权利要求1中所述的一种负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网，其特征在于，所述环氧树脂交联剂为多乙烯多胺、三甲基六亚甲基二胺和二已基三胺的一种或几种。
6.根据权利要求1中所述的一种负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网，其特征在于，所述负载Mn掺杂TiO2活性炭纤维空气净化器过滤网为片状或圆筒状。
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