CN107876048A - 一种有效清除室内装修污染的光触媒制剂 - Google Patents

一种有效清除室内装修污染的光触媒制剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种有效清除室内装修污染的光触媒制剂，由如下重量百分比的成分组成：纳米二氧化钛1‑10％、纳米银0.1‑1％、增效剂1‑20％、余量为纯水，所述增效剂选自芦荟多糖和/或表没食子儿茶素没食子酸酯。该光触媒制剂可高效去除甲醛，加入增效剂后除甲醛性能更是大幅提升。本发明各组分安全无毒，使用过程中不会产生二次污染，安全可靠，符合国家环保的各项要求。

Description

一种有效清除室内装修污染的光触媒制剂
技术领域
本发明涉及环保领域，特别涉及一种清除室内装修污染的光触媒制剂。
背景技术
甲醛是一种无色、有刺激性气味的气体，易溶于水。在室内环境中，甲醛主要来源于各种板材、绝缘材料和涂料，它是世界卫生组织认定的致癌、致畸物质，也是一种潜在的强致突变物质。长期接触甲醛气体，不仅会对接触器官和呼吸系统造成损害，还会造成慢性中毒，对生殖系统和免疫系统也有一定的伤害，危害身体健康。因此，人们越来越关注室内甲醛的去除，市场上也随之出现了多样化的除醛产品，其中甲醛去除剂的使用最为广泛。
市场中销量较高、使用广泛的甲醛去除剂主要为光触媒甲醛去除剂。光触媒甲醛去除剂多以光催化材料为主要成分，其通过吸收一定光源的能量，产生带负电荷的活性电子和对应带正电荷的空穴，活性电子与催化剂表面吸附的氧气发生还原反应生成·O-2自由基，空穴能与催化剂表面吸附的水分子或者-OH发生氧化反应生成·OH自由基，生成的两种自由基具有很高的化学活性，能与甲醛反应生成二氧化碳和水，从而达到去除甲醛的目的，并且不产生二次污染。用于除甲醛的光催化剂多为半导体，其一般以紫外光为光源，在实际使用中有一定局限性。人们通过对其进行掺杂实现可见光下催化氧化甲醛。
TiO2半导体以其优良的抗化学和光腐蚀性能成为最重要的光催化剂。近20年来科学家对TiO2半导体进行了大量的研究，致力于提高其光催化效率，极大地推动了光催化研究的迅速发展。然而TiO2半导体光催化剂在实际应用中仍存在一些缺陷，主要表现为带隙较宽(3.2eV)；光吸收波长主要局限在紫外区，对太阳光能的利用率低(<387nm仅占太阳光强的5％-3％)，半导体载流子的复合率很高，量子效率较低，光催化的影响因素多等。为改善催化效率并提高太阳能的利用率，为工业化生产奠定基础，多年来研究者们围绕提高TiO2光催化反应量子效率进行了深入而广泛的研究，并取得一些重要进展。提高TiO2的光催化活性的方法主要有：贵金属沉积、表面光敏化、复合半导体和金属离子掺杂等。目前单纯使用二氧化钛作为光触媒制剂存在除甲醛效率低，适用范围有限等不足，因此急需开发一种可以高效去除室内甲醛污染的光触媒制剂。
芦荟(Aloevera)属百合科芦荟属，是集食用、药用为一体的多年生常绿肉质草本植物，其种类繁多，其中具有药用价值的品种有库拉索芦荟、木立芦荟、中华芦荟等。芦荟富含多种生物活性物质，其中，芦荟多糖是芦荟凝胶的主要生物活性组分。芦荟多糖的含量与组成随芦荟品种、采收季节和生长地区不同而异。芦荟多糖是一大类具有不同生理功能的大分子化合物，主要由甘露糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和鼠李糖组成，其中以甘露糖、半乳糖和葡萄糖含量居多，芦荟叶肉中的黏性物质以甘露聚糖为主。同其他植物多糖一样，芦荟多糖具有免疫调节、抗肿瘤、保肝护肝、抗辐射、抗溃疡、抗氧化、抗衰老和降血糖等保健功能。目前尚未有因使用芦荟多糖而出现过敏反应的报道，且其本身的毒副作用小，因而是近年来芦荟研究的重点之一。
茶叶中含有大量的多元酚类化合物，这些化合物统称为茶多酚(tea polyphenol，TP)，约占茶叶干重的18-36％，同时大量研究表明茶多酚具有很强的抗氧化能力，一直作为天然的食品抗氧化添加剂。通过对茶多酚的化学成分研究表明，茶多酚的主要成分是儿茶素类化合物，约占茶多酚总量的70-80％，主要含有儿茶素(C)、表儿茶素(EC)、表儿茶素没食子酸酯(ECG)、表没食子酸儿茶素(EGC)及表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)等多种活性物质，其中以EGCG含量最高，约占儿茶素总量的50-60％。目前大量的研究表明EGCG具有抗癌、抗突变、预防和治疗心脑血管系统疾病以及调理内分泌、免疫系统等生物活性，同时对机体内生物代谢酶也具有抑制活性，由此将对机体的肝解毒功能及药物的联合应用产生重要影响。
目前尚未见将芦荟提取物与茶叶提取物组合用于光触媒制剂增效剂的报道。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种有效清除室内甲醛的光触媒制剂，所含成分无毒环保，可高效地清除甲醛，适用范围广。
为实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案：
一种有效清除室内装修污染的光触媒制剂，由如下重量百分比的成分组成：纳米二氧化钛1-10％、纳米银0.1-1％、增效剂1-20％、余量为纯水，所述增效剂选自芦荟多糖和/或表没食子儿茶素没食子酸酯。
优选的，所述增效剂选自芦荟多糖和表没食子儿茶素没食子酸酯。
优选的，所述增效剂中芦荟多糖和表没食子儿茶素没食子酸酯重量比为1:10-10:1。
更优选的，所述芦荟多糖和表没食子儿茶素没食子酸酯重量比为1:1-5:1。
最优选的，所述芦荟多糖和表没食子儿茶素没食子酸酯重量比为3:2。
优选的，所述纳米二氧化钛是锐钛矿型纳米二氧化钛。
优选的，所述纳米二氧化钛的重量百分比为1-5％；更优选的，重量百分比为3％。
优选的，所述纳米银的重量百分比为0.1-0.5％；更优选的，重量百分比为0.2％。
优选的，所述增效剂的重量百分比为5-20％；更优选的，重量百分比为15％。
优选的，所述芦荟多糖的制备方法如下：将乙醇溶液加入到芦荟果肉粉末中，乙醇溶液与芦荟果肉粉末的液固比为10-50mL/g，在磁力搅拌下40℃的恒温水浴锅上提取1-4h，过滤后减压蒸馏浓缩，离心回收沉淀，用少量的乙醇洗涤沉淀，干燥后即得。
优选的，所述乙醇溶液的体积浓度为80％。
优选的，所述乙醇溶液与芦荟果肉粉末的液固比为30mL/g。
优选的，所述提取时间为2h。
本发明进一步提供上述光触媒制剂的制备方法，包括如下步骤：
1)取处方量的纳米二氧化钛、纳米银加入到纯水中，混合搅拌10-30分钟，得混合液；
2)取处方量的增效剂加入到纯水中，搅拌均匀，得混合液；
3)将步骤2)所得的混合液加入到步骤1)所得的混合液中，搅拌10-30分钟，即得。
优选的，步骤1)和步骤3)的搅拌时间为20分钟。
本发明还提供一种上述光触媒制剂在清除室内甲醛中的用途。
本发明提供的光触媒制剂有益效果如下：
本发明的光触媒制剂具有强效的催化、氧化甲醛能力，并能将甲醛彻底转化为水和二氧化碳。本发明意外发现，在常规光触媒制剂中加入增效剂芦荟多糖和/或表没食子儿茶素没食子酸酯后，其除甲醛性能大幅提升，产生了难以预期的优异效果。此外，本发明各组分安全无毒，使用过程中不会产生二次污染，安全可靠，符合国家环保的各项要求。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
本发明中所使用的原料，如无特殊说明，均为常规的市售产品；本发明中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。
实施例1芦荟多糖的制备
将体积浓度为80％的乙醇溶液加入到芦荟果肉粉末中，乙醇溶液与芦荟果肉粉末的液固比为30mL/g，在磁力搅拌下40℃的恒温水浴锅上提取2h。过滤后减压蒸馏浓缩，离心回收沉淀，用少量的乙醇洗涤沉淀。干燥后得到的芦荟多糖，置于4℃的冰箱备用。
实施例2光触媒制剂的制备
取3g锐钛矿型纳米二氧化钛、0.2g纳米银加入到66.8g纯水中，混合搅拌20分钟，得混合液1；取15g实施例1制备的芦荟多糖加入到15g纯水中，搅拌均匀，得混合液2；将混合液2加入到混合液1中，搅拌20分钟，即得本发明光触媒制剂A1。
取3g锐钛矿型纳米二氧化钛、0.2g纳米银加入到66.8g纯水中，混合搅拌20分钟，得混合液1；取15g表没食子儿茶素没食子酸酯加入到15g纯水中，搅拌均匀，得混合液2；将混合液2加入到混合液1中，搅拌20分钟，即得本发明光触媒制剂A2。
取3g锐钛矿型纳米二氧化钛、0.2g纳米银加入到66.8g纯水中，混合搅拌20分钟，得混合液1；取3g实施例1制备的芦荟多糖、12g表没食子儿茶素没食子酸酯加入到15g纯水中，搅拌均匀，得混合液2；将混合液2加入到混合液1中，搅拌20分钟，即得本发明光触媒制剂A3。
取3g锐钛矿型纳米二氧化钛、0.2g纳米银加入到66.8g纯水中，混合搅拌20分钟，得混合液1；取12g实施例1制备的芦荟多糖、3g表没食子儿茶素没食子酸酯加入到15g纯水中，搅拌均匀，得混合液2；将混合液2加入到混合液1中，搅拌20分钟，即得本发明光触媒制剂A4。
取3g锐钛矿型纳米二氧化钛、0.2g纳米银加入到66.8g纯水中，混合搅拌20分钟，得混合液1；取9g实施例1制备的芦荟多糖、6g表没食子儿茶素没食子酸酯加入到15g纯水中，搅拌均匀，得混合液2；将混合液2加入到混合液1中，搅拌20分钟，即得本发明光触媒制剂A5。
试验例1光触媒制剂降解空气中甲醛试验
1、空气试验舱的制作
空气试验舱A-F均为尺寸1.1m×1.1m×1.1m的密闭玻璃舱室，有效容积1m3，壁、地板、顶板均为厚度8mm的平板玻璃，顶部开有一直径为0.6m的圆形舱门，内侧舱门旁粘连一个12W低速可调风扇，舱壁中部开采样孔，B-F舱顶部安装一盏紫外灯，光源的紫外线波长为365nm。
2、甲醛释放源的配制
用移液管将甲醛25mL移入250mL容量瓶中，加蒸馏水至刻度线处，得到质量分数为4％的甲醛释放源。再分别取100mL甲醛释放源于烧杯中，分别标记为A-F，将A烧杯放入A舱，B烧杯放入B舱，以此类推。
3、光触媒制剂的负载固定化
取500mL实施例2制备的本发明光触媒制剂A1-A5，用5组相同量的活性炭颗粒负载固定后，放在阴凉处晾干备用。
4、甲醛浓度的测定
A-F舱内放入配制好的甲醛释放源，2h后将经过本发明光触媒制剂A1-A5处理的活性炭颗粒依次放置于B-F舱，关闭舱门，开启风扇和紫外灯。实验进行至2h时采样，测试A-F舱中甲醛浓度，并计算B-F舱中光触媒制剂的甲醛去除率，具体结果如表1所示。
表1本发明光触媒制剂的甲醛去除率
由表1试验结果可知，本发明含有增效剂的光触媒制剂可显著去除室内甲醛。值得注意的是，在增效剂总量保持不变的情况下，芦荟多糖和表没食子儿茶素没食子酸酯形成的复合增效剂除甲醛效果明显优于两者单独使用。更令人意外的是，光触媒制剂A5对室内甲醛的清除效率远优于其它组，产生了难以预期的协同增效效果。

Claims (10)

1.一种有效清除室内装修污染的光触媒制剂，由如下重量百分比的成分组成：纳米二氧化钛1-10％、纳米银0.1-1％、增效剂1-20％、余量为纯水，其特征在于，所述增效剂选自芦荟多糖和/或表没食子儿茶素没食子酸酯。
2.根据权利要求1所述的光触媒制剂，其特征在于，所述增效剂选自芦荟多糖和表没食子儿茶素没食子酸酯，其重量比为1:10-10:1。
3.根据权利要求2所述的光触媒制剂，其特征在于，所述增效剂中芦荟多糖和表没食子儿茶素没食子酸酯重量比为1:1-5:1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的光触媒制剂，其特征在于，所述纳米二氧化钛是锐钛矿型纳米二氧化钛。
5.根据权利要求1-3任一项所述的光触媒制剂，其特征在于，所述纳米二氧化钛的重量百分比为1-5％。
6.根据权利要求1-3任一项所述的光触媒制剂，其特征在于，所述纳米银的重量百分比为0.1-0.5％。
7.根据权利要求1-3任一项所述的光触媒制剂，其特征在于，所述增效剂的重量百分比为5-20％。
8.权利要求1-7任一项所述光触媒制剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)取处方量的纳米二氧化钛、纳米银加入到纯水中，混合搅拌10-30分钟，得混合液；
2)取处方量的增效剂加入到纯水中，搅拌均匀，得混合液；
3)将步骤2)所得的混合液加入到步骤1)所得的混合液中，搅拌10-30分钟，即得。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)和步骤3)的搅拌时间为20分钟。
10.权利要求1-7任一项所述的光触媒制剂在清除室内甲醛中的用途。
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