CN109078484A - 一种用于植物叶面的空气净化剂 - Google Patents

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Abstract

一种用于植物叶面的空气净化剂，属于空气净化环保的技术领域，按质量百分含量计，包括掺杂改性二氧化钛70～80％、碳酸镁8～15％、碳酸钙8～15％、分散剂0.5～1％。本发明空气净化剂可用于城市绿化带、公园等地方的绿色植物叶面上，利用掺杂改性二氧化钛的光催化功能降解城市中的汽车尾气及有害气体，还可以促进植物的光合作用，增强植物生长，还能起到抗菌、抗虫害的效果。

Description

一种用于植物叶面的空气净化剂
技术领域
本发明属于空气净化环保的技术领域，涉及一种用于植物叶面的空气净化剂，可用于城市绿化带、公园等地方的绿色植物叶面上，利用掺杂改性二氧化钛的光催化功能降解城市中的汽车尾气及有害气体，还可以促进植物的光合作用，增强植物生长，还能起到抗菌、抗虫害的效果。
背景技术
目前，乘车已经成为人们外出旅行的基本出行方式，但是汽车造成的空气污染也越来越严重地影响着我们的生活，对空气进行净化的需求也愈演愈烈。公路旁的绿化带是净化空气的第一道屏障，但是公路绿化带只能够实现吸收二氧化碳和减少粉尘的作用，对汽车尾气中的有害气体，例如氮氧化物和硫氧化物等却无法降解。因此，研发一种能够净化空气并辅助植物生长的空气净化剂，对城市环境的改善具有重要意义。
发明内容
本发明目的是净化城市中的汽车尾气等有害气体，提供一种用于植物叶面的空气净化剂。本发明将掺杂改性的二氧化钛作为空气净化剂，主要是利用掺杂改性的二氧化钛的光催化活性，可以降解叶片表面的农药残留和催化分解城市汽车尾气中的碳、氮、硫化合物和有机气体等有害物质，促进作物的光合作用的进行，还具有氧化病毒、病虫体表蛋白质的作用。因此，本发明一种用于植物叶面的空气净化剂对净化城市空气、加速植物光合作用、抗病虫害等具有很好的效果。
本发明为实现其目的采用的技术方案是：
一种用于植物叶面的空气净化剂，按质量百分含量计，包括掺杂改性二氧化钛70～80％、碳酸镁8～15％、碳酸钙8～15％、分散剂0.5～1％。
所述的掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛45～55％，10％Zn2+掺杂改性二氧化钛20～30％，10％Cu2+掺杂改性二氧化钛20～30％。
所述的分散剂为质量比为1:1的聚乙二醇4000和六偏磷酸钠。
按质量百分含量计，包括掺杂改性二氧化钛75％、碳酸镁12％、碳酸钙12％、分散剂1％。
掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛49％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛26％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛25％。
掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛51％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛25％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛24％。
掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛53％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛24％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛23％。
掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛55％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛23％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛22％。
掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛47％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛26％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛27％。
掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛54％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛26％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛20％。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用的掺杂改性二氧化钛由Fe3+掺杂改性二氧化钛、Zn2+掺杂改性二氧化钛、Cu2+掺杂改性二氧化钛复合而成，三者具有协同作用，通过不同的禁带杂质能级，相互配合，能有效的增加吸收光的光波范围，并增加光催化活性，增大催化速度，加快降解空气中有害气体的速度。
(2)本发明所用掺杂改性二氧化钛作为空气净化剂的成分，掺杂所用的铜、铁、锌都是构成叶绿素的必需元素，在掺杂改性二氧化钛被破坏、失活后还会释放出金属离子，可被植物吸收，参与合成叶绿体；铁离子还会增强光合作用、呼吸作用等代谢过程，促进植物生长；锌离子是合成吲哚乙酸的必须元素，是植物生长必不可少的激素；镁离子也是叶绿体的必要元素之一，具有促进光合磷酸化的作用，也是固氮酶的成分之一；钙离子是植物细胞壁的重要组成部分，可以使植物根茎强壮。
(3)本发明所产生的催化产物大部分会转化成二氧化碳和水，变成光合作用的原料参与植物的光合作用，另一部分会转化成NO2、SO2等会和水结合变成酸，与材料中的碳酸钙、碳酸镁结合变成钙盐和镁盐补充植物对微量元素的需求，而本发明空气净化剂还会进入植物内部增强植物的光合作用加大植物吸收光的范围，增加糖的储量促进植物生长。
(4)本发明空气净化剂为固体粉状，采用两种分散剂复合使用，使本发明空气净化剂产品可以完全溶于水中，增加产品的适用范围，并且产品生产工艺简单，环保性能较好，为绿色产品，可以广泛用于城市绿化带及公园。
具体实施方式
二氧化钛由于导带和价带之间存在禁带，价带能够被光子激发，电子将越过禁带到达导带，在禁带两端形成空穴-电子对，空穴-电子对具有较强的氧化能力，会氧化、还原与二氧化钛表面接触的电子给体和电子受体，使二氧化钛从激发态转为基态。而二氧化钛吸附的H2O和O2会在二氧化钛的氧化还原作用下形成O2-(超氧负离子自由基)和·OH(羟基自由基)等。羟基自由基的反应能高达402.8MJ/mol，比大多数化学键的键能都要高，比如C-H(99MJ/mol)、C-O(84MJ/mol)、H-O(111MJ/mol)、N-H(93MJ/mol)、C-C(83MJ/mol)、C-N(73MJ/mol)，从而使二氧化钛能够很好的分解空气中的污染物，使其最终变成二氧化碳和水，经过分解的二氧化碳和水又作为植物光合作用的原材料进入植物体内参与光合作用，而经过掺杂改性的二氧化钛能够增强植物对光的吸收和转化效率，加强植物的的光合效率，促进植物生长。
将具有光催化作用的二氧化钛喷洒在植物叶面上，借助植物丰茂的树叶作为捕捉网，能够多层次、大面积地进行光催化作用，更好的催化分解空气中的NO和SO2等有害气体，而植物由于本身的蒸腾作用和光催化作用，可以保持植物周围水分较多，而相对公路干燥、高温的环境，会形成气体对流，加速空气流通，使更多的硫、氮、碳化合物流向植物周围，与掺杂改性二氧化钛接触，催化氧化成H2O和CO2、SO3、NO2。H2O和CO2浓度上升会增强植物的光合作用，而NO2和SO3会遇水生成酸，酸会和空气净化剂中的Ca(CO3)2和Mg(CO3)2结合生成Ca(NO3)2和Mg(NO3)2，游离的Ca2+和Mg2+又是植物所需的肥料，可以很好地补充植物对金属元素的需求。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
本发明具体实施例和比较例中使用2m*2m*2.5m(10m3)的试验舱进行测试，使用常见绿化植物大叶黄杨测量本产品一种用于植物叶面的空气净化剂处理气体的能力和对大叶黄杨生长的影响，试验前将空气仓进行清理，确保室内无污染物并将植株高度为0.5m，植株体积相差不大的大叶黄杨放置在试验仓中，每个试验仓六株分两排等距放置进行试验。
一、具体实施例
实施例1
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：掺杂改性二氧化钛75％、碳酸镁12％、碳酸钙12％、分散剂1％，其中掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛45％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛28％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛27％。
实施例2
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：掺杂改性二氧化钛75％、碳酸镁12％、碳酸钙12％、分散剂1％，其中掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛47％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛27％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛26％。
实施例3
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：掺杂改性二氧化钛75％、碳酸镁12％、碳酸钙12％、分散剂1％，其中掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛49％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛26％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛25％。
实施例4
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：掺杂改性二氧化钛75％、碳酸镁12％、碳酸钙12％、分散剂1％，其中掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛51％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛25％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛24％。
实施例5
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：掺杂改性二氧化钛75％、碳酸镁12％、碳酸钙12％、分散剂1％，其中掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛53％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛24％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛23％。
实施例6
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：掺杂改性二氧化钛75％、碳酸镁12％、碳酸钙12％、分散剂1％，其中掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛55％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛23％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛22％。
实施例7
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：掺杂改性二氧化钛75％、碳酸镁12％、碳酸钙12％、分散剂1％，其中掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛50％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛20％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛30％。
实施例8
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：掺杂改性二氧化钛75％、碳酸镁12％、碳酸钙12％、分散剂1％，其中掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛47％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛26％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛27％。
实施例9
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：掺杂改性二氧化钛75％、碳酸镁12％、碳酸钙12％、分散剂1％，其中掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛45％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛30％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛25％。
实施例10
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：掺杂改性二氧化钛75％、碳酸镁12％、碳酸钙12％、分散剂1％，其中掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛50％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛26％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛23％。
实施例11
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：掺杂改性二氧化钛75％、碳酸镁12％、碳酸钙12％、分散剂1％，其中掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛54％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛26％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛20％。
实施例12
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：掺杂改性二氧化钛70％、碳酸镁14.5％、碳酸钙15％、分散剂0.5％，其中掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛45％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛30％、10％Cu2 +掺杂改性二氧化钛25％。
实施例13
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：掺杂改性二氧化钛80％、碳酸镁11％、碳酸钙8％、分散剂1％，其中掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛50％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛20％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛30％。
比较例1
蒸馏水
比较例2
将正常植株放入试验仓，不加入有害气体。
比较例3
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：碳酸镁48.5％，碳酸钙48.5％、分散剂1％。
比较例4
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：掺杂改性二氧化钛75％、碳酸镁12％、碳酸钙12％、分散剂1％，其中掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛占75％，10％Cu2+掺杂改性二氧化钛25％。
比较例5
取用于植物叶面空气净化剂1g和1500g配置成水溶液，混合均匀后，均匀喷涂在放置好的大叶黄杨上。其中用于植物叶面的空气净化剂组成及其质量百分含量为：掺杂改性二氧化钛75％、碳酸镁12％、碳酸钙12％、分散剂1％，其中掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：10％Zn2+掺杂改性二氧化钛50％，10％Cu2+掺杂改性二氧化钛50％。
本发明一种用于植物叶面的空气净化剂，由铁掺杂改性二氧化钛、锌掺杂改性二氧化钛、铜掺杂改性二氧化钛、碳酸镁、碳酸钙、分散剂组成。具体制备工艺步骤为：
(1)首先按照一种用于植物叶面的空气净化剂的组成及其质量百分含量，称量一定量各物质；
(2)取称量好的铁掺杂改性二氧化钛、锌掺杂改性二氧化钛、铜掺杂改性二氧化钛研磨粉碎，混合均匀后制得掺杂改性二氧化钛复合材料；
(3)将(2)中制得的掺杂改性二氧化钛复合材料、碳酸镁、碳酸钙、分散剂分别粉碎后，研磨混合均匀，即制得本发明的产品。
二、净化效果
分别向空气实验舱中缓慢通入2mg/m3NO，2mg/m3CO，2mg/m3SO2，3种常见的室外污染物，开启样品试验舱的风扇，使舱内空气与释放源释放的污染物混匀后，关闭风扇。在室外无遮挡处静置24h后根据环境空气质量标准(GB_3095-2012)用汽车尾气测量仪对舱内的空气污染物进行测量、记录，并更新试验仓的气体，使有害气体始终维持2mg/m3NO，2mg/m3CO，2mg/m3SO2的浓度，试验持续90天后计算实验舱总共消耗的NO、CO、SO2的量，来验证本发明的净化效果。结果参见表1。
表1
由上述表1可以看出，本发明一种用于植物叶面的空气净化剂能够在正常环境下高效地将NO、CO、SO2等有害气体降解，降低环境中的有害气体，促进植物健康生长，并且随空气净化剂中铁掺杂改性二氧化钛的增加，消耗的NO、SO2的量都会随之增加，植物的生长速度也会随之加快。植物在喷洒本发明一种用于植物叶面的空气净化剂后长势良好，未受到空气中有害气体的腐蚀，而比较例1中只喷洒蒸馏水，消耗的NO、CO、SO2的量较少，而且植物的生长受到严重阻碍；而不喷洒掺杂改性二氧化钛或只喷洒部分成分的试验组，降解的有害气体较少，植株生长缓慢，且叶面受到腐蚀，因此通过比较例和实施例的对比可以看出本发明所用复配的掺杂改性二氧化钛能够在正常光照下很好的降解空气中的NO、CO、SO2，并能促进植物健康生长。

Claims (10)

1.一种用于植物叶面的空气净化剂，其特征在于，按质量百分含量计，包括掺杂改性二氧化钛70～80％、碳酸镁8～15％、碳酸钙8～15％、分散剂0.5～1％。
2.根据权利要求1所述的一种用于植物叶面的空气净化剂，其特征在于，所述的掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛45～55％，10％Zn2+掺杂改性二氧化钛20～30％，10％Cu2+掺杂改性二氧化钛20～30％。
3.根据权利要求1所述的一种用于植物叶面的空气净化剂，其特征在于，所述的分散剂为质量比为1:1的聚乙二醇4000和六偏磷酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种用于植物叶面的空气净化剂，其特征在于，按质量百分含量计，包括掺杂改性二氧化钛75％、碳酸镁12％、碳酸钙12％、分散剂1％。
5.根据权利要求4所述的一种用于植物叶面的空气净化剂，其特征在于，掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛49％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛26％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛25％。
6.根据权利要求4所述的一种用于植物叶面的空气净化剂，其特征在于，掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛51％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛25％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛24％。
7.根据权利要求4所述的一种用于植物叶面的空气净化剂，其特征在于，掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛53％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛24％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛23％。
8.根据权利要求4所述的一种用于植物叶面的空气净化剂，其特征在于，掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛55％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛23％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛22％。
9.根据权利要求4所述的一种用于植物叶面的空气净化剂，其特征在于，掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛47％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛26％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛27％。
10.根据权利要求4所述的一种用于植物叶面的空气净化剂，其特征在于，掺杂改性二氧化钛的组成及质量百分含量为：8％Fe3+掺杂改性二氧化钛54％、10％Zn2+掺杂改性二氧化钛26％、10％Cu2+掺杂改性二氧化钛20％。
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