CN107511066A - 一种纳米光触媒材料处理废气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纳米光触媒技术领域，尤其为一种纳米光触媒材料处理废气的方法，纳米光触媒材料的生产方法：取钛白粉5‑15％，二氧化钛：15‑30％，分散剂：0.5‑1.2％，稳定剂：0.5‑1.6％，无机胶：0.5‑2.3％，表面活性剂：0.5‑1.16％，余量加去离子水，二氧化钛为锐钛型未改性的5nm‑20nm二氧化钛光催化剂将钛白粉添加至去离子中，缓慢搅拌，添加表面活性剂和分散剂，形成粘稠状液体；将所得粘稠状液体加温至60‑100℃下，缓慢加入纳米二氧化钛，快速冷却，控制在3分钟内冷却到40℃，继续搅拌3‑4小时，纳米二氧化钛已负载在钛白粉上。本发明可以将空气中废气在纳米光触媒材料做催化剂的情况下，将废气中的有机物、无机物氧化或还原为CO2、PO4 3‑、SO4 2‑、NO3‑、卤素离子无机小分子，达到完全无机化。
Description
技术领域
本发明涉及纳米光触媒技术领域，具体为一种纳米光触媒材料处理废气的方法。
背景技术
科学研究表明：家居装饰材料中的甲醛、苯等有害物质的释放需要10-15年，甚至更长的时间，严重影响了人们的生活健康。因此，人们在家居装饰过程中对装饰材料环保性能的要求越来越高。墙面漆作为室内装饰的主要材料之一，其环保性能尤其受到关注。目前，市面上常用的环保型墙面漆主要水溶性涂料，乳胶漆和多彩漆和陶瓷漆等。然而，虽然这类墙面漆基本不含甲醛和苯等有害有机物质，却对其他装饰材料释放的甲醛、苯等有害物质也没有吸收和清除的作用。
科学研究发现锐钛矿型纳米二氧化钛吸收光能量后能产生氢氧自由基(OH-)与负氧离子(O2 -)。氢氧自由基(OH-)与负氧离子(O2 -)具有很强的氧化还原能力，能分解氧化空气中的污染物，从而达到净化空气的目的。尤其是10纳米以下的纳米二氧化钛方具有特别优异的光催化性能。因而，墙面漆生产厂家也尝试在墙面漆中添加锐钛矿型纳米二氧化钛。现有技术无法解决10纳米以下的锐钛矿型纳米二氧化钛液溶胶与涂料体系的相溶性问题与纳米二氧化钛粒子在涂料体系中的分散性问题。鉴于此，我们提出一种纳米光触媒材料处理废气的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米光触媒材料处理废气的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种纳米光触媒材料处理废气的方法，纳米光触媒材料的生产方法包括以下步骤：S1：由如下组分按重量百分比混合而成：取钛白粉5-15％，二氧化钛：15-30％，分散剂：0.5-1.2％，稳定剂：0.5-1.6％，无机胶：0.5-2.3％，表面活性剂：0.5-1.16％，余量加去离子水，所述二氧化钛为锐钛型未改性的5nm-20nm二氧化钛光催化剂。
S2:将S1中钛白粉添加至去离子中，缓慢搅拌，同时添加表面活性剂和分散剂，形成粘稠状液体；
S3：将步骤S2所得粘稠状液体加温至60-100℃下，缓慢加入纳米二氧化钛，快速冷却，控制在3分钟内冷却到40℃，继续搅拌3-4小时，此时，纳米二氧化钛已负载在钛白粉上。
优选的，所述表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、双性表面活性剂或非离子表面活性剂，所述分散剂包括油酸钠、羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐中的一种或几种的混合物。
优选的，所述表面活性剂选用阴离子表面活性剂：如脂肪酸、脂肪醇磺酸酯或烷基磺酸酯；阳离子表面活性剂如：脂肪胺的盐和季铵盐；双性表面活性剂：如氨基酸或甜菜碱衍生物；非离子表面活性剂：如脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。
优选的，将S3中的纳米光触媒材料根据环境需要制成颗粒状、喷涂液或者喷涂粘状胶体。
优选的，将所述颗粒状的纳米光触媒材料加入到废气箱中，在废气箱内安装光源，长期对废气箱进行密封曝光处理。
优选的，将所述喷涂液式的纳米光触媒材料进行暗处里并加入至光线暗的甁或罐中，使用时，将甁或罐中的喷涂液纳米光触媒材料喷射至废气室内，长期进行密封曝光处理。
优选的，将所述喷涂粘状胶体式的纳米光触媒材料涂在废气室的墙壁或者顶部，长期进行密封曝光处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本纳米光触媒材料处理废气的方法可以将空气中废气在纳米光触媒材料做催化剂的情况下，将废气中的有机物、无机物氧化或还原为CO2、PO43-、SO42-、NO3-、卤素离子等无机小分子，达到完全无机化的目的。将太阳能转化为化学能加以利用；降解速度快，光激发空穴产生的·OH是强氧化自由基，可以在较短的时间内成功的分解包括难降解有机物在内的大多数有机物；降解无选择性，几乎能降解任何有机污染物；降解范围广，几乎对所有的污水都可以采用；具有高稳定性、耐光腐蚀、无毒等特点，并且在处理过程中不产生二次污染；有机污染物能被氧化降解为CO2和H2O，并且其对人体无毒；反应条件温和，投资少，能耗低，用紫外光照射或暴露在太阳光下即可发生光催化化学反应；反应设备简单，易于操作控制。光催化反应具有稳定性，一般情况下，负载TiO2光催化剂能多次使用，不影响反应效果，催化作用持久长效。
附图说明
图1为本发明纳米光触媒材料催化原理示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
一种纳米光触媒材料处理废气的方法，纳米光触媒材料的生产方法包括以下步骤：S1：由如下组分按重量百分比混合而成：取钛白粉5-15％，二氧化钛：15-30％，分散剂：0.5-1.2％，稳定剂：0.5-1.6％，无机胶：0.5-2.3％，表面活性剂：0.5-1.16％，余量加去离子水，二氧化钛为锐钛型未改性的5nm-20nm二氧化钛光催化剂。
S2:将S1中钛白粉添加至去离子中，缓慢搅拌，同时添加表面活性剂和分散剂，形成粘稠状液体；
S3：将步骤S2所得粘稠状液体加温至60-100℃下，缓慢加入纳米二氧化钛，快速冷却，控制在3分钟内冷却到40℃，继续搅拌3-4小时，此时，纳米二氧化钛已负载在钛白粉上。
表面活性剂选用阴离子表面活性剂：如脂肪酸、脂肪醇磺酸酯或烷基磺酸酯；阳离子表面活性剂如：脂肪胺的盐和季铵盐；双性表面活性剂：如氨基酸或甜菜碱衍生物；非离子表面活性剂：如脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。
将S3中的纳米光触媒材料根据环境需要制成颗粒状、喷涂液或者喷涂粘状胶体。
实施例1：将颗粒状的纳米光触媒材料加入到废气箱中，在废气箱内安装光源，长期对废气箱进行密封曝光处理，由于固体颗粒状，纳米光触材料效果一般。
实施例2：将喷涂液式的纳米光触媒材料进行暗处里并加入至光线暗的甁或罐中，使用时，将甁或罐中的喷涂液纳米光触媒材料喷射至废气室内，长期进行密封曝光处理，由于喷涂液式纳米光触材料，使得废气中的有机物和无机物能够充分被催化反应，效果极好。
实施例3：将喷涂粘状胶体式的纳米光触媒材料涂在废气室的墙壁或者顶部，长期进行密封曝光处理，由于喷涂粘状胶体式的纳米光触媒材料喷涂在废气箱壁上，使得废气中的有机物和无机物能够被催化反应，效果好。
将以上三种实施例的效果进行对比，喷涂液式纳米光触材料的催化效果最好，喷涂粘状胶体式纳米光触材料次之，颗粒状纳米光触材料催化效果一般，有机物和无机物的催化前后效果对比效果图如下。
在光照射下，纳米光触媒材料能吸收相当于带隙能量以下的光能，使其表面发生激励而产生电子(e-)和空穴(h+)，二氧化钛表面的光生电子e-易被空气中溶解氧等氧化性物质所捕获，生成超氧自由基·O2 -；而空穴h+则可氧化吸附于二氧化钛表面的有机物或先把吸附在二氧化钛表面的OH-和H2O分子氧化成羟基自由基·OH，·OH和·O2 -的氧化能力极强，能够使各种有机物的化学键断裂，因而能氧化绝大部分的有机物及无机污染物，将其矿化为无机小分子、CO2和H2O等物质，原理如图1所示，反应过程如下：
TiO2+hv→h++e-
h++OH-→·OH
h++H2O→·OH+H+
e-+O2→·O2 -
H2O+—O2 -→HO2·+OH-
2HO2·+e-+H2O→H2O2+OH-
H2O2+e-→-OH+OH-。
可以将空气中废气在纳米光触媒材料做催化剂的情况下，将废气中的有机物、无机物氧化或还原为CO2、PO4 3-、SO4 2-、NO3-、卤素离子等无机小分子，达到完全无机化的目的。将太阳能转化为化学能加以利用；降解速度快，光激发空穴产生的·OH是强氧化自由基，可以在较短的时间内成功的分解包括难降解有机物在内的大多数有机物；降解无选择性，几乎能降解任何有机污染物；降解范围广，几乎对所有的污水都可以采用；具有高稳定性、耐光腐蚀、无毒等特点，并且在处理过程中不产生二次污染；有机污染物能被氧化降解为CO2和H2O，并且其对人体无毒；反应条件温和，投资少，能耗低，用紫外光照射或暴露在太阳光下即可发生光催化化学反应；反应设备简单，易于操作控制。光催化反应具有稳定性，一般情况下，负载TiO2光催化剂能多次使用，不影响反应效果，催化作用持久长效。
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仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，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 (7)
1.一种纳米光触媒材料处理废气的方法，其特征在于：所述纳米光触媒材料的生产方法包括以下步骤：
S1：由如下组分按重量百分比混合而成：取钛白粉5-15％，二氧化钛：15-30％，分散剂：0.5-1.2％，稳定剂：0.5-1.6％，无机胶：0.5-2.3％，表面活性剂：0.5-1.16％，余量加去离子水，所述二氧化钛为锐钛型未改性的5nm-20nm二氧化钛光催化剂。
S2:将S1中钛白粉添加至去离子中，缓慢搅拌，同时添加表面活性剂和分散剂，形成粘稠状液体；
S3：将步骤S2所得粘稠状液体加温至60-100℃下，缓慢加入纳米二氧化钛，快速冷却，控制在3分钟内冷却到40℃，继续搅拌3-4小时，此时，纳米二氧化钛已负载在钛白粉上。
2.根据权利要求1所述一种纳米光触媒材料处理废气的方法，其特征在于：所述表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、双性表面活性剂或非离子表面活性剂，所述分散剂包括油酸钠、羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求2所述一种纳米光触媒材料处理废气的方法，其特征在于：所述表面活性剂选用阴离子表面活性剂：如脂肪酸、脂肪醇磺酸酯或烷基磺酸酯；阳离子表面活性剂如：脂肪胺的盐和季铵盐；双性表面活性剂：如氨基酸或甜菜碱衍生物；非离子表面活性剂：如脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。
4.根据权利要求1所述一种纳米光触媒材料处理废气的方法，其特征在于：将S3中的纳米光触媒材料根据环境需要制成颗粒状、喷涂液或者喷涂粘状胶体。
5.根据权利要求4所述一种纳米光触媒材料处理废气的方法，其特征在于：将所述颗粒状的纳米光触媒材料加入到废气箱中，在废气箱内安装光源，长期对废气箱进行密封曝光处理。
6.根据权利要求4所述一种纳米光触媒材料处理废气的方法，其特征在于：将所述喷涂液式的纳米光触媒材料进行暗处里并加入至光线暗的甁或罐中，使用时，将甁或罐中的喷涂液纳米光触媒材料喷射至废气室内，长期进行密封曝光处理。
7.根据权利要求4所述一种纳米光触媒材料处理废气的方法，其特征在于：将所述喷涂粘状胶体式的纳米光触媒材料涂在废气室的墙壁或者顶部，长期进行密封曝光处理。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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