CN107376847A - 一种空气净化器用多功能复合滤网材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空气净化器用多功能复合滤网材料及制备方法，所述多功能复合滤网材料由以下重量分数的组分组成：质量分数为5‑10％的N‑芳香基‑2‑(苯并异噻唑啉‑3‑酮‑2‑基)甲酰胺有机抗菌剂，质量分数为10‑15％的Ag‑MOFs复合材料，质量分数为25‑30％的铽掺杂介孔TiO2纳米光催化剂，质量分数为50％的活性炭纤维组成。本发明所述的复合滤网材料对大肠杆菌的抑菌率可达98％，对甲醛的去除率高达99％。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气净化器用多功能复合滤网材料及制备方法，属于复合功能材料技术领域，适合用于空气净化器的滤网材料。
背景技术
空气净化器是用来净化室内空气的小型家电产品，主要解决由于装修或者其他原因导致的室内空气污染问题。由于室内空气中污染物的释放有持久性和不确定性的特点，因此使用空气净化器净化室内空气是国际公认的改善室内空气质量的方法。
滤网是空气净化器的核心部件，其数量和材质对净化效果有很大影响。目前市场上的的空气净化器滤网一般只有三四层，好一些的产品拥有五六层。其中，空气净化器主流的滤网主要有五种，包括前置滤网、可清洗脱臭滤网、甲醛去除滤网、HEPA滤网和加湿滤网。前置滤网主要用于过滤一些大颗粒物，诸如毛发、灰尘等等，HEPA滤网主要用于过滤0.3纳米以上的颗粒，像是PM2.5等，脱臭滤网主要利用高比表面积的活性炭吸附异味和甲醛等易挥发有害气体，同时有的空气净化器还会加入除菌滤网层、光触媒滤网层等等。但是，通常加入的滤网层越多，其净化器的成本就越高，除菌滤网和光触媒滤网一般都会出现在中高端产品上，目前，市场上现有的空气净化器较少有多功能型复合滤网。
因此，开发出一种协同多种材料介质具有多功能型复合滤网材料具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中所存在的问题，提供一种具有除臭、抗菌、降解甲醛等多功能的空气净化器用复合滤网材料及其制备方法。
为实现本发明的目的，本发明提供的一种空气净化器用多功能复合滤网材料是以活性炭纤维为载体，负载具有广谱抗菌特性的有机抗菌剂和金属有机骨架(MOFs)组装纳米银无机抗菌剂、以及铽掺杂介孔TiO2纳米光催化剂复合而实现的。
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种空气净化器用多功能复合滤网材料，所述多功能复合滤网材料由以下重量分数的成分组分组成：所述多功能复合滤网材料由以下重量分数的成分组分组成：质量分数为5-10％的N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺有机抗菌剂，质量分数为10-15％的Ag-MOFs复合材料，质量分数为25-30％的铽掺杂介孔TiO2纳米光催化剂，质量分数为50％的活性炭纤维组成，其中活性碳纤维起基体材料的作用；
所述Ag-MOFs复合材料中MOFs为Cr-MIL-101材料，Ag-MOFs复合材料中纳米Ag的尺寸为2nm，组装在MOFs的孔道中，其中Ag在Ag-MOFs复合材料所占质量分数为2％；
所述铽掺杂介孔TiO2纳米光催化剂孔径集中分布在6-8nm，比表面积为345m2/g，铽掺杂质量占纳米光催化剂的1％。
本发明的多功能复合滤网材料中的活性炭纤维为基体材料，具有较大的比表面积和孔隙结构，为复合材料提供较大的吸附能力；Ag-MOFs复合材料一方面由于MOFs的大比表面积可以进一步提高复合滤网材料的吸附能力，另一方面作为无机抗菌剂可以杀灭滤网材料表面的细菌，N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺为一种新型的有机抗菌剂，可以有效杀灭滤网材料上滋生的霉菌，与无机抗菌剂形成协同增强作用；铽掺杂介孔TiO2纳米光催化剂可以有效的发挥光催化作用除去室内的甲醛等有害气体。
本发明所述的复合滤网材料对大肠杆菌的抑菌率可达98％，对甲醛的去除率高达99％。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种空气净化器用多功能复合滤网材料的制备方法，其特征在于该方法按照如下步骤进行：
步骤(1)、制备N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺有机抗菌剂：
称取20mmol的双三氯甲基碳酸酯和10mL甲苯，加入到容积为100mL的配制有搅拌、回流冷凝管和恒压漏斗的三口烧瓶中进行搅拌，向恒压漏斗中加入30mmol的甲基苯胺与10mL的甲苯的混合液并向烧瓶中缓慢滴加，待滴加完毕时，加热回流反应5h，待反应进行完全时直接向烧瓶中加入30mmol的苯并异噻唑啉-3-酮，并加入20mL甲苯进行回流反应，反应结束后自然冷却至室温后减压抽滤，用丙酮洗涤去未反应的物质，放置于真空干燥箱中在一定温度下干燥24h，得到白色针状晶体为N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺；
步骤(2)、制备金属有机骨架组装纳米银，Ag-MOFs复合材料：
1)制备金属有机骨架：Cr-MIL-101材料，称取2.4g的Cr(NO3)3·9H2O、6mmol的HF(48wt％)、1g的对苯二甲酸加入到30mL去离子水中，超声搅拌至固体充分溶解，完成后将上述溶液转移到50ml的带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于220℃保持8h水热反应，缓慢降至室温后用G1漏斗过滤反应悬浊液除去未反应的对苯二甲酸晶体，然后取过滤液在4200rpm下离心10min得Cr-MIL-101固体，将上述Cr-MIL-101固体分别浸泡在95％乙醇、1M NH4F和去离子水中80℃摇床震荡2天去除孔道内未反应的对苯二甲酸，最终得到的Cr-MIL-101材料在150℃真空干燥24h后备用；
2)制备金属有机骨架(MOFs)组装纳米银，2％(wt)Ag/Cr-MIL-101：称取0.4g经真空干燥过的Cr-MIL-101加入到60mL正己烷中，超声20min使其在正己烷溶剂中充分分散均匀；用移液枪精确量取0.2M硝酸银溶液0.37mL，在剧烈搅拌下逐滴缓慢加入到有机溶剂中，继续搅拌3h后，停止搅拌，4200rpm离心3min，倒去上清液，将样品放置于真空干燥箱中至残余有机溶剂挥发完全，而后升温至150℃，真空干燥过夜；干燥后的部分样品置于管式炉中用10％H2/Ar还原，具体还原条件为：升温速率5℃/min，在一定的还原温度下还原时间4h，降温到室温得催化剂2％(wt)Ag/Cr-MIL-101；
步骤(3)、制备铽掺杂介孔二氧化钛纳米光催化剂：称取2g的模板剂P123及一定量的硝酸铽溶解到无水乙醇中，溶解完全后量取3mL的钛酸四丁酯缓慢滴加到上述溶液中，搅拌均匀后放入冰水浴中，然后滴加1mL的四氯化钛溶液搅拌反应2h，完成后倒入培养皿中50℃下陈化反应24h，然后在100℃陈化24h，最后将反应产物放入马弗炉内在一定温度下以1℃/min的升温速率焙烧2h，制得铽掺杂介孔TiO2纳米材料；
步骤(4)、制备有机抗菌剂-Ag-MOFs-介孔TiO2/活性炭纤维空气净化器用多功能复合滤网材料：
活性炭纤维预处理：将活性炭纤维先放入0.5mol/L的NaOH溶液中浸泡0.5h后，用蒸馏水洗涤三次除去多余的碱，完成后将活性炭纤维多余的水分压干，放入0.5mol/L的稀硝酸溶液中浸泡0.5h后，蒸馏水洗涤三次除去多余的酸，完成后将活性炭纤维多余的水分压干，完成后将活性炭纤维置于0.5mol/L的乙醇溶液中浸泡0.5h后，蒸馏水洗涤三次除去多余的乙醇，再在烘箱中120℃干燥24h获得预处理的活性炭纤维载体；将100mL溶剂加入250mL的三口烧瓶中，然后加入2.0g交联剂搅拌成溶液，在搅拌作用下，加入一定量的N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺有机抗菌剂、Ag-MOFs复合材料和铽掺杂介孔二氧化钛纳米光催化剂，搅拌2h后将活性炭纤维载体加入上述溶液中进行交联作用，5h后将负载有功能特性组分的活性炭纤维在80℃的烘箱中干燥24h获得有机抗菌剂-Ag-MOFs-介孔TiO2/活性炭纤维空气净化器用多功能复合滤网材料。
优选地，在上述一种空气净化器用多功能复合滤网材料的制备方法中，步骤(1)中所述的甲基苯胺为邻甲基苯胺。
优选地，在上述一种空气净化器用多功能复合滤网材料的制备方法中，步骤(1)中所述的干燥温度为50℃。
优选地，在上述一种空气净化器用多功能复合滤网材料的制备方法中，步骤(2)中所述的还原温度为200℃。
优选地，在上述一种空气净化器用多功能复合滤网材料的制备方法中，步骤(3)中所述的焙烧温度为450℃。
优选地，在上述一种空气净化器用多功能复合滤网材料的制备方法中，步骤(4)中所述的溶剂为丙酮。
优选地，在上述一种空气净化器用多功能复合滤网材料的制备方法中，步骤(4)中所述的交联剂为环氧树脂。
本发明提供的一种空气净化器用多功能复合滤网材料具有如下积极效果：
(1)、以活性炭纤维载体材料，同时负载具有大比表面积和高的吸附活性的金属有机骨架MOFs，增加了复合滤网材料表面的活性位点，进一步提高了复合滤网材料的吸附能力。
(2)、选择铽掺杂介孔TiO2纳米材料为滤网材料的光催化剂，不仅同时提高了光催化剂的可见光响应，而且提高了光催化剂的比表面积和吸附能力，有利于甲醛等有害气体在光催化剂表面的富集，使催化降解效率远高于常用的无孔TiO2纳米材料。
(3)、筛选Ag-MOFs无机抗菌剂和新型的N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺有机抗菌剂复合，有利于发挥无机抗菌剂对细菌的高效杀菌作用和有机抗菌剂对真菌和霉菌的杀菌作用，通过无机抗菌剂和有机抗菌剂的协同，赋予复合滤网材料具有高效的光谱抗菌活性。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
(1)、制备N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺有机抗菌剂。称取20mmol的双三氯甲基碳酸酯和10mL甲苯，加入到容积为100mL的配制有搅拌、回流冷凝管和恒压漏斗的三口烧瓶中进行搅拌，向恒压漏斗中加入30mmol的邻甲基苯胺与10mL的甲苯的混合液并向烧瓶中缓慢滴加，待滴加完毕时，加热回流反应5h，待反应进行完全时直接向烧瓶中加入30mmol的苯并异噻唑啉-3-酮，并加入20mL甲苯进行回流反应，反应结束后自然冷却至室温后减压抽滤，用丙酮洗涤去未反应的物质，放置于真空干燥箱中在50℃下干燥24h。得到白色针状晶体为N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺；
(2)、制备金属有机骨架(MOFs)组装纳米银：Ag-MOFs复合材料。①、制备金属有机骨架：Cr-MIL-101材料。称取2.4g的Cr(NO3)3·9H2O、6mmol的HF(48wt％)、1g的对苯二甲酸加入到30mL去离子水中，超声搅拌至固体充分溶解，完成后将上述溶液转移到50ml的带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于220℃保持8h水热反应，缓慢降至室温后用G1漏斗过滤反应悬浊液除去未反应的对苯二甲酸晶体，然后取过滤液在4200rpm下离心10min得Cr-MIL-101固体，将上述Cr-MIL-101固体分别浸泡在95％乙醇、1M NH4F和去离子水中80℃摇床震荡2天去除孔道内未反应的对苯二甲酸，最终得到的Cr-MIL-101材料在150℃真空干燥24h后备用；②、制备金属有机骨架(MOFs)组装纳米银：2％(wt)Ag/Cr-MIL-101。称取0.4g经真空干燥过的Cr-MIL-101加入到60mL正己烷中，超声20min使其在正己烷溶剂中充分分散均匀。用移液枪精确量取0.2M硝酸银溶液0.37mL，在剧烈搅拌下逐滴缓慢加入到正己烷体系中，继续搅拌3h后，停止搅拌，4200rpm离心3min，倒去上清液，将样品放置于真空干燥箱中至残余正己烷溶剂挥发完全，而后升温至150℃，真空干燥过夜。干燥后的部分样品置于管式炉中用10％H2/Ar还原，具体还原条件为：升温速率5℃/min，还原温度200℃，还原时间4h，降温到室温得催化剂2％(wt)Ag/Cr-MIL-101；(3)、制备铽掺杂介孔二氧化钛纳米光催化剂。称取2g的模板剂P123及一定量的硝酸铽溶解到无水乙醇中，溶解完全后量取3mL的钛酸四丁酯缓慢滴加到上述溶液中，搅拌均匀后放入冰水浴中，然后滴加1mL的四氯化钛溶液搅拌反应2h，完成后倒入培养皿中50℃下陈化反应24h，然后在100℃陈化24h，最后将反应产物放入马弗炉内在450℃下以1℃/min的升温速率焙烧2h，制得铽掺杂介孔TiO2纳米材料；(4)、制备有机抗菌剂-Ag-MOFs-介孔TiO2/活性炭纤维复合滤网材料。活性炭纤维预处理：将活性炭纤维先放入0.5mol/L的NaOH溶液中浸泡0.5h后，用蒸馏水洗涤三次除去多余的碱，完成后将活性炭纤维多余的水分压干，放入0.5mol/L的稀硝酸溶液中浸泡0.5h后，蒸馏水洗涤三次除去多余的酸，完成后将活性炭纤维多余的水分压干，完成后将活性炭纤维置于0.5mol/L的乙醇溶液中浸泡0.5h后，蒸馏水洗涤三次除去多余的乙醇，再在烘箱中120℃干燥24h获得预处理的活性炭纤维载体。将100mL丙酮溶剂加入250mL的三口烧瓶中，然后加入2.0g环氧树脂交联剂搅拌成溶液，在搅拌作用下，加入0.1g的N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺有机抗菌剂、0.3g的Ag-MOFs复合材料和0.6g的铽掺杂介孔二氧化钛纳米光催化剂，搅拌2h后将2g的活性炭纤维载体加入上述溶液中进行交联作用，5h后将负载有功能特性组分的活性炭纤维在80℃的烘箱中干燥24h获得有机抗菌剂-Ag-MOFs-介孔TiO2/活性炭纤维复合滤网材料。该复合滤网材料对大肠杆菌的抑菌率为95％，对甲醛的去除率为99％。
实施例2
(1)、制备N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺有机抗菌剂。称取20mmol的双三氯甲基碳酸酯和10mL甲苯，加入到容积为100mL的配制有搅拌、回流冷凝管和恒压漏斗的三口烧瓶中进行搅拌，向恒压漏斗中加入30mmol的邻甲基苯胺与10mL的甲苯的混合液并向烧瓶中缓慢滴加，待滴加完毕时，加热回流反应5h，待反应进行完全时直接向烧瓶中加入30mmol的苯并异噻唑啉-3-酮，并加入20mL甲苯进行回流反应，反应结束后自然冷却至室温后减压抽滤，用丙酮洗涤去未反应的物质，放置于真空干燥箱中在50℃下干燥24h。得到白色针状晶体为N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺；(2)、制备金属有机骨架(MOFs)组装纳米银：Ag-MOFs复合材料。①、制备金属有机骨架：Cr-MIL-101材料。称取2.4g的Cr(NO3)3·9H2O、6mmol的HF(48wt％)、1g的对苯二甲酸加入到30mL去离子水中，超声搅拌至固体充分溶解，完成后将上述溶液转移到50ml的带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于220℃保持8h水热反应，缓慢降至室温后用G1漏斗过滤反应悬浊液除去未反应的对苯二甲酸晶体，然后取过滤液在4200rpm下离心10min得Cr-MIL-101固体，将上述Cr-MIL-101固体分别浸泡在95％乙醇、1M NH4F和去离子水中80℃摇床震荡2天去除孔道内未反应的对苯二甲酸，最终得到的Cr-MIL-101材料在150℃真空干燥24h后备用；②、制备金属有机骨架(MOFs)组装纳米银：2％(wt)Ag/Cr-MIL-101。称取0.4g经真空干燥过的Cr-MIL-101加入到60mL正己烷中，超声20min使其在正己烷溶剂中充分分散均匀。用移液枪精确量取0.2M硝酸银溶液0.37mL，在剧烈搅拌下逐滴缓慢加入到正己烷体系中，继续搅拌3h后，停止搅拌，4200rpm离心3min，倒去上清液，将样品放置于真空干燥箱中至残余正己烷溶剂挥发完全，而后升温至150℃，真空干燥过夜。干燥后的部分样品置于管式炉中用10％H2/Ar还原，具体还原条件为：升温速率5℃/min，还原温度200℃，还原时间4h，降温到室温得催化剂2％(wt)Ag/Cr-MIL-101；(3)、制备铽掺杂介孔二氧化钛纳米光催化剂。称取2g的模板剂P123及一定量的硝酸铽溶解到无水乙醇中，溶解完全后量取3mL的钛酸四丁酯缓慢滴加到上述溶液中，搅拌均匀后放入冰水浴中，然后滴加1mL的四氯化钛溶液搅拌反应2h，完成后倒入培养皿中50℃下陈化反应24h，然后在100℃陈化24h，最后将反应产物放入马弗炉内在450℃下以1℃/min的升温速率焙烧2h，制得铽掺杂介孔TiO2纳米材料；(4)、制备有机抗菌剂-Ag-MOFs-介孔TiO2/活性炭纤维复合滤网材料。活性炭纤维预处理：将活性炭纤维先放入0.5mol/L的NaOH溶液中浸泡0.5h后，用蒸馏水洗涤三次除去多余的碱，完成后将活性炭纤维多余的水分压干，放入0.5mol/L的稀硝酸溶液中浸泡0.5h后，蒸馏水洗涤三次除去多余的酸，完成后将活性炭纤维多余的水分压干，完成后将活性炭纤维置于0.5mol/L的乙醇溶液中浸泡0.5h后，蒸馏水洗涤三次除去多余的乙醇，再在烘箱中120℃干燥24h获得预处理的活性炭纤维载体。将100mL丙酮溶剂加入250mL的三口烧瓶中，然后加入2.0g环氧树脂交联剂搅拌成溶液，在搅拌作用下，加入0.16g的N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺有机抗菌剂、0.24g的Ag-MOFs复合材料和0.56g的铽掺杂介孔二氧化钛纳米光催化剂，搅拌2h后将2g的活性炭纤维载体加入上述溶液中进行交联作用，5h后将负载有功能特性组分的活性炭纤维在80℃的烘箱中干燥24h获得有机抗菌剂-Ag-MOFs-介孔TiO2/活性炭纤维复合滤网材料。该复合滤网材料对大肠杆菌的抑菌率为96％，对甲醛的去除率为98％。
实施例3
(1)、制备N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺有机抗菌剂。称取20mmol的双三氯甲基碳酸酯和10mL甲苯，加入到容积为100mL的配制有搅拌、回流冷凝管和恒压漏斗的三口烧瓶中进行搅拌，向恒压漏斗中加入30mmol的邻甲基苯胺与10mL的甲苯的混合液并向烧瓶中缓慢滴加，待滴加完毕时，加热回流反应5h，待反应进行完全时直接向烧瓶中加入30mmol的苯并异噻唑啉-3-酮，并加入20mL甲苯进行回流反应，反应结束后自然冷却至室温后减压抽滤，用丙酮洗涤去未反应的物质，放置于真空干燥箱中在50℃下干燥24h。得到白色针状晶体为N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺；(2)、制备金属有机骨架(MOFs)组装纳米银：Ag-MOFs复合材料。①、制备金属有机骨架：Cr-MIL-101材料。称取2.4g的Cr(NO3)3·9H2O、6mmol的HF(48wt％)、1g的对苯二甲酸加入到30mL去离子水中，超声搅拌至固体充分溶解，完成后将上述溶液转移到50ml的带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于220℃保持8h水热反应，缓慢降至室温后用G1漏斗过滤反应悬浊液除去未反应的对苯二甲酸晶体，然后取过滤液在4200rpm下离心10min得Cr-MIL-101固体，将上述Cr-MIL-101固体分别浸泡在95％乙醇、1M NH4F和去离子水中80℃摇床震荡2天去除孔道内未反应的对苯二甲酸，最终得到的Cr-MIL-101材料在150℃真空干燥24h后备用；②、制备金属有机骨架(MOFs)组装纳米银：2％(wt)Ag/Cr-MIL-101。称取0.4g经真空干燥过的Cr-MIL-101加入到60mL正己烷中，超声20min使其在正己烷溶剂中充分分散均匀。用移液枪精确量取0.2M硝酸银溶液0.37mL，在剧烈搅拌下逐滴缓慢加入到正己烷体系中，继续搅拌3h后，停止搅拌，4200rpm离心3min，倒去上清液，将样品放置于真空干燥箱中至残余正己烷溶剂挥发完全，而后升温至150℃，真空干燥过夜。干燥后的部分样品置于管式炉中用10％H2/Ar还原，具体还原条件为：升温速率5℃/min，还原温度200℃，还原时间4h，降温到室温得催化剂2％(wt)Ag/Cr-MIL-101；(3)、制备铽掺杂介孔二氧化钛纳米光催化剂。称取2g的模板剂P123及一定量的硝酸铽溶解到无水乙醇中，溶解完全后量取3mL的钛酸四丁酯缓慢滴加到上述溶液中，搅拌均匀后放入冰水浴中，然后滴加1mL的四氯化钛溶液搅拌反应2h，完成后倒入培养皿中50℃下陈化反应24h，然后在100℃陈化24h，最后将反应产物放入马弗炉内在450℃下以1℃/min的升温速率焙烧2h，制得铽掺杂介孔TiO2纳米材料；(4)、制备有机抗菌剂-Ag-MOFs-介孔TiO2/活性炭纤维复合滤网材料。活性炭纤维预处理：将活性炭纤维先放入0.5mol/L的NaOH溶液中浸泡0.5h后，用蒸馏水洗涤三次除去多余的碱，完成后将活性炭纤维多余的水分压干，放入0.5mol/L的稀硝酸溶液中浸泡0.5h后，蒸馏水洗涤三次除去多余的酸，完成后将活性炭纤维多余的水分压干，完成后将活性炭纤维置于0.5mol/L的乙醇溶液中浸泡0.5h后，蒸馏水洗涤三次除去多余的乙醇，再在烘箱中120℃干燥24h获得预处理的活性炭纤维载体。将100mL丙酮溶剂加入250mL的三口烧瓶中，然后加入2.0g环氧树脂交联剂搅拌成溶液，在搅拌作用下，加入0.2g的N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺有机抗菌剂、0.2g的Ag-MOFs复合材料和0.6g的铽掺杂介孔二氧化钛纳米光催化剂，搅拌2h后将2g的活性炭纤维载体加入上述溶液中进行交联作用，5h后将负载有功能特性组分的活性炭纤维在80℃的烘箱中干燥24h获得有机抗菌剂-Ag-MOFs-介孔TiO2/活性炭纤维复合滤网材料。该复合滤网材料对大肠杆菌的抑菌率为97％，对甲醛的去除率为99％。
实施例4
(1)、制备N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺有机抗菌剂。称取20mmol的双三氯甲基碳酸酯和10mL甲苯，加入到容积为100mL的配制有搅拌、回流冷凝管和恒压漏斗的三口烧瓶中进行搅拌，向恒压漏斗中加入30mmol的邻甲基苯胺与10mL的甲苯的混合液并向烧瓶中缓慢滴加，待滴加完毕时，加热回流反应5h，待反应进行完全时直接向烧瓶中加入30mmol的苯并异噻唑啉-3-酮，并加入20mL甲苯进行回流反应，反应结束后自然冷却至室温后减压抽滤，用丙酮洗涤去未反应的物质，放置于真空干燥箱中在50℃下干燥24h。得到白色针状晶体为N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺；(2)、制备金属有机骨架(MOFs)组装纳米银：Ag-MOFs复合材料。①、制备金属有机骨架：Cr-MIL-101材料。称取2.4g的Cr(NO3)3·9H2O、6mmol的HF(48wt％)、1g的对苯二甲酸加入到30mL去离子水中，超声搅拌至固体充分溶解，完成后将上述溶液转移到50ml的带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于220℃保持8h水热反应，缓慢降至室温后用G1漏斗过滤反应悬浊液除去未反应的对苯二甲酸晶体，然后取过滤液在4200rpm下离心10min得Cr-MIL-101固体，将上述Cr-MIL-101固体分别浸泡在95％乙醇、1M NH4F和去离子水中80℃摇床震荡2天去除孔道内未反应的对苯二甲酸，最终得到的Cr-MIL-101材料在150℃真空干燥24h后备用；②、制备金属有机骨架(MOFs)组装纳米银：2％(wt)Ag/Cr-MIL-101。称取0.4g经真空干燥过的Cr-MIL-101加入到60mL正己烷中，超声20min使其在正己烷溶剂中充分分散均匀。用移液枪精确量取0.2M硝酸银溶液0.37mL，在剧烈搅拌下逐滴缓慢加入到正己烷体系中，继续搅拌3h后，停止搅拌，4200rpm离心3min，倒去上清液，将样品放置于真空干燥箱中至残余正己烷溶剂挥发完全，而后升温至150℃，真空干燥过夜。干燥后的部分样品置于管式炉中用10％H2/Ar还原，具体还原条件为：升温速率5℃/min，还原温度200℃，还原时间4h，降温到室温得催化剂2％(wt)Ag/Cr-MIL-101；(3)、制备铽掺杂介孔二氧化钛纳米光催化剂。称取2g的模板剂P123及一定量的硝酸铽溶解到无水乙醇中，溶解完全后量取3mL的钛酸四丁酯缓慢滴加到上述溶液中，搅拌均匀后放入冰水浴中，然后滴加1mL的四氯化钛溶液搅拌反应2h，完成后倒入培养皿中50℃下陈化反应24h，然后在100℃陈化24h，最后将反应产物放入马弗炉内在450℃下以1℃/min的升温速率焙烧2h，制得铽掺杂介孔TiO2纳米材料；(4)、制备有机抗菌剂-Ag-MOFs-介孔TiO2/活性炭纤维复合滤网材料。活性炭纤维预处理：将活性炭纤维先放入0.5mol/L的NaOH溶液中浸泡0.5h后，用蒸馏水洗涤三次除去多余的碱，完成后将活性炭纤维多余的水分压干，放入0.5mol/L的稀硝酸溶液中浸泡0.5h后，蒸馏水洗涤三次除去多余的酸，完成后将活性炭纤维多余的水分压干，完成后将活性炭纤维置于0.5mol/L的乙醇溶液中浸泡0.5h后，蒸馏水洗涤三次除去多余的乙醇，再在烘箱中120℃干燥24h获得预处理的活性炭纤维载体。将100mL丙酮溶剂加入250mL的三口烧瓶中，然后加入2.0g环氧树脂交联剂搅拌成溶液，在搅拌作用下，加入0.2g的N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺有机抗菌剂、0.3g的Ag-MOFs复合材料和0.5g的铽掺杂介孔二氧化钛纳米光催化剂，搅拌2h后将2g的活性炭纤维载体加入上述溶液中进行交联作用，5h后将负载有功能特性组分的活性炭纤维在80℃的烘箱中干燥24h获得有机抗菌剂-Ag-MOFs-介孔TiO2/活性炭纤维复合滤网材料。该复合滤网材料对大肠杆菌的抑菌率为98％，对甲醛的去除率为95％。
以上显示和描述了本发明的基本原理、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，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，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的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.一种空气净化器用多功能复合滤网材料，其特征在于：所述多功能复合滤网材料由以下重量分数的组分组成：质量分数为5-10％的N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺有机抗菌剂，质量分数为10-15％的Ag-MOFs复合材料，质量分数为25-30％的铽掺杂介孔TiO2纳米光催化剂，质量分数为50％的活性炭纤维组成，其中活性碳纤维起基体材料的作用；
所述Ag-MOFs复合材料中MOFs为Cr-MIL-101材料，Ag-MOFs复合材料中纳米Ag的尺寸为2nm，组装在MOFs的孔道中，其中Ag在Ag-MOFs复合材料所占质量分数为2％；
所述铽掺杂介孔TiO2纳米光催化剂孔径集中分布在6-8nm，比表面积为345m2/g，铽掺杂质量占纳米光催化剂的1％。
2.根据权利要求1所述的一种空气净化器用多功能复合滤网材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤(1)、制备N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺有机抗菌剂：
称取20mmol的双三氯甲基碳酸酯和10mL甲苯，加入到容积为100mL的配制有搅拌、回流冷凝管和恒压漏斗的三口烧瓶中进行搅拌，向恒压漏斗中加入30mmol的甲基苯胺与10mL的甲苯的混合液并向烧瓶中缓慢滴加，待滴加完毕时，加热回流反应5h，待反应进行完全时直接向烧瓶中加入30mmol的苯并异噻唑啉-3-酮，并加入20mL甲苯进行回流反应，反应结束后自然冷却至室温后减压抽滤，用丙酮洗涤去未反应的物质，放置于真空干燥箱中在一定温度下干燥24h，得到白色针状晶体为N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺；
步骤(2)、制备金属有机骨架组装纳米银，Ag-MOFs复合材料：
1)制备金属有机骨架：Cr-MIL-101材料，称取2.4g的Cr(NO3)3·9H2O、6mmol的HF(48wt％)、1g的对苯二甲酸加入到30mL去离子水中，超声搅拌至固体充分溶解，完成后将上述溶液转移到50ml的带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于220℃保持8h水热反应，缓慢降至室温后用G1漏斗过滤反应悬浊液除去未反应的对苯二甲酸晶体，然后取过滤液在4200rpm下离心10min得Cr-MIL-101固体，将上述Cr-MIL-101固体分别浸泡在95％乙醇、1M NH4F和去离子水中80℃摇床震荡2天去除孔道内未反应的对苯二甲酸，最终得到的Cr-MIL-101材料在150℃真空干燥24h后备用；
2)制备金属有机骨架(MOFs)组装纳米银，2％(wt)Ag/Cr-MIL-101：称取0.4g经真空干燥过的Cr-MIL-101加入到60mL正己烷中，超声20min使其在正己烷溶剂中充分分散均匀；用移液枪精确量取0.2M硝酸银溶液0.37mL，在剧烈搅拌下逐滴缓慢加入到有机溶剂中，继续搅拌3h后，停止搅拌，4200rpm离心3min，倒去上清液，将样品放置于真空干燥箱中至残余有机溶剂挥发完全，而后升温至150℃，真空干燥过夜；干燥后的部分样品置于管式炉中用10％H2/Ar还原，具体还原条件为：升温速率5℃/min，在一定的还原温度下还原时间4h，降温到室温得催化剂2％(wt)Ag/Cr-MIL-101；
步骤(3)、制备铽掺杂介孔二氧化钛纳米光催化剂：称取2g的模板剂P123及一定量的硝酸铽溶解到无水乙醇中，溶解完全后量取3mL的钛酸四丁酯缓慢滴加到上述溶液中，搅拌均匀后放入冰水浴中，然后滴加1mL的四氯化钛溶液搅拌反应2h，完成后倒入培养皿中50℃下陈化反应24h，然后在100℃陈化24h，最后将反应产物放入马弗炉内在一定温度下以1℃/min的升温速率焙烧2h，制得铽掺杂介孔TiO2纳米材料；
步骤(4)、制备有机抗菌剂-Ag-MOFs-介孔TiO2/活性炭纤维空气净化器用多功能复合滤网材料：
活性炭纤维预处理：将活性炭纤维先放入0.5mol/L的NaOH溶液中浸泡0.5h后，用蒸馏水洗涤三次除去多余的碱，完成后将活性炭纤维多余的水分压干，放入0.5mol/L的稀硝酸溶液中浸泡0.5h后，蒸馏水洗涤三次除去多余的酸，完成后将活性炭纤维多余的水分压干，完成后将活性炭纤维置于0.5mol/L的乙醇溶液中浸泡0.5h后，蒸馏水洗涤三次除去多余的乙醇，再在烘箱中120℃干燥24h获得预处理的活性炭纤维载体；将100mL溶剂加入250mL的三口烧瓶中，然后加入2.0g交联剂搅拌成溶液，在搅拌作用下，加入一定量的N-芳香基-2-(苯并异噻唑啉-3-酮-2-基)甲酰胺有机抗菌剂、Ag-MOFs复合材料和铽掺杂介孔二氧化钛纳米光催化剂，搅拌2h后将活性炭纤维载体加入上述溶液中进行交联作用，5h后将负载有功能特性组分的活性炭纤维在80℃的烘箱中干燥24h获得有机抗菌剂-Ag-MOFs-介孔TiO2/活性炭纤维空气净化器用多功能复合滤网材料。
3.根据权利要求2所述的一种空气净化器用多功能复合滤网材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的甲基苯胺为邻甲基苯胺。
4.根据权利要求2所述的一种空气净化器用多功能复合滤网材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的干燥温度为50℃。
5.根据权利要求2所述的一种空气净化器用多功能复合滤网材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的还原温度为200℃。
6.根据权利要求2所述的一种空气净化器用多功能复合滤网材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的焙烧温度为450℃。
7.根据权利要求2所述的一种空气净化器用多功能复合滤网材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的溶剂为丙酮。
8.根据权利要求2所述的一种空气净化器用多功能复合滤网材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的交联剂为环氧树脂。
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