CN110917838B - 一种光/氧触媒净化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光/氧触媒净化剂及其制备方法和应用，所述光/氧触媒净化剂，每100份净化剂中包括如下质量份数的制备原料：金属氧化物微粒0.5‑3份、二氧化硅纳米微球0.1‑0.5份、氧化剂0.3‑1份、除菌剂0.05‑0.8份、复合催化剂0.1‑3份，所述净化剂中还包括纳米微粒分散介质，所述分散介质选自纤维网状有机凝胶3‑6份和/或网状水凝胶0.1‑2份，余量为水。本发明提供的光/氧触媒净化剂能有效清除有害气体，稳定性好，可持续净化室内空气，功效可达2‑3年以上。而且本发明光/氧触媒净化剂对致病菌有优异的杀灭作用，同时分解细菌释放出的有害复合物，具有较强的除异味功能；另外，光/氧触媒净化剂对基材表面具有较强的自洁作用，使被喷施基材表面不易被污染，延长其使用寿命。

Description

一种光/氧触媒净化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种空气净化剂，尤其涉及一种光/氧触媒净化剂及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，随着我国经济的高速发展，工农业现代化水平的不断提高，人们生活水平也得到了很大程度的改善，特别是在居住条件方面，人均居住面积大幅度增加，室内装潢也越来越讲究。但久居室内的人却出现了头痛、咳嗽、疲倦等多种不适症状，严重者甚至产生了多种疾病，研究发现这与室内空气污染有相当大的关系。许多地方室内空气中的污染物浓度要高出室外2-5倍，而城市人群每天大约有90％的时间是在室内度过的。因此，重视室内空气质量、防范室内空气污染、检测治理室内空气污染成为大众关注的焦点。
甲醛是室内主要污染物之一，甲醛主要来源于涂料溶剂，胶合板的胶黏剂和一些织物表面。目前对室内装饰污染的主要治理方法有物理吸附法、化学反应法、催化氧化法、生物法、复合法和冷等离子体法。其中，吸附法由于价格低廉、原料易得是应用最普遍的方法，但吸附法如炭吸附仅对低浓度的挥发性有机气体、二氧化碳和二氧化硫等的回收较为理想，而对于装修产生的一些化学释放物几乎没有净化作用。综合比较来看，催化氧化法是一种前景更为广阔的净化空气的新方法。
“光触媒”是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称，它涂布于基材表面，在紫外光及可见光的作用下，产生强烈催化降解功能，能有效地降解空气中有毒有害气体，但是光触媒发挥作用需要光照，在无光的夜晚光触媒不发挥作用。“氧触媒”的发明彻底改变了传统市场上使用的“光触媒”除甲醛只能通过吸收光能催化降解有机挥发物的限制，即使在无光的夜晚或被遮挡的部位也会持续发挥作用。
氧触媒无害安全、高效全面，在臭氧的催化作用下，可以打破甲醛、苯、TVOC等有害物质的分子结构，将他们分解成无毒的二氧化碳和水。另外，氧触媒在除甲醛的同时，还能杀灭细菌，沉降可吸入颗粒，祛除异味。更关键是，氧触媒技术能去除化学污染和细菌，一次治理就可以根除空气污染隐患。但光触媒仅仅只能在一定时间内限制化学污染，因为隐藏在家具内部的甲醛没有清除，随着时间的推移还是会慢慢挥发出来。
专利文献CN201811509417.5公开了一种治理室内装饰污染用的自然氧触媒净化剂，按质量百分比计包括：主反应剂1-8％，氧化剂1-5％，含有NH2或NH4的化合物1-6％，强酸弱碱盐1-5％，消泡剂0.1-3％，接枝聚合物1-6％，去离子水5-10％，复合催化剂1-6％，余量为水。所述氧触媒净化剂中含有硫酸硝酸铜、硝酸钙、硝酸铝等强酸弱碱盐，但是，作为一种治理室内装饰用的氧触媒净化剂需要喷涂到家具、地板、门窗等地方，含有强酸弱碱盐的氧触媒净化剂会对家具、地板、门窗等板材表面造成腐蚀作用。
目前，市售光触媒或氧触媒净化剂表观多为透明或半透明液体，采取喷涂、刷涂的方式施与基材表面，使净化剂在基材表面形成一种膜性表面。因此，需要净化剂与基材表面，如墙面、木材、塑料等表面粘接性好、附着力强，同时具有较强的自洁功能、耐油污。
发明内容
家庭装修及家具等主要使用刨花板、密度板、胶合板等人造板材，所述板材的加工制作过程通常是将木材处理成木屑，加入粘合剂，通过高温挤压加工而成，由于粘合剂中甲醛含量较高，所以家具中的甲醛主要来自粘合剂，因此可以看出，甲醛的释放是一个缓慢且漫长的过程。基于此，本发明提供一种光/氧触媒净化剂，所述净化剂结合光触媒和氧触媒各自的优点，净化功能不受光照限制，稳定性好，能长久保持分解净化甲醛等污染物的效力，同时还有抗菌防霉除异味的功能，同时对基材表面具有较强的自洁功能，使基材表面不易被污染。
基于此，本发明提供一种光/氧触媒净化剂，所述净化剂不仅对甲醛等污染物具有较强的分解净化能力，对常见室内有毒有味气体也具有优异的清除功能，还具有抗菌防霉作用；此外，由于凝胶体系的存在，对基材表面具有较强的自洁能力，稳定性好，能长久发挥功效，持续为家居环境进行洁净和杀菌。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
第一方面，本发明提供一种光/氧触媒净化剂，每100份净化剂中包括如下质量份数的制备原料：金属氧化物微粒0.5-3份、二氧化硅纳米微球0.1-0.5份、氧化剂0.3-1份、除菌剂0.05-0.8份、复合催化剂0.1-3份，所述净化剂中还包括纳米微粒分散介质，所述分散介质选自纤维网状有机凝胶2-10份和/或网状水凝胶0.1-1份，余量为水。
优选地，本发明提供的光/氧触媒净化剂，每100份净化剂中包括如下质量份数的制备原料：金属氧化物微粒1.5-2份、二氧化硅纳米微球0.1-0.3份、氧化剂0.5-1份、除菌剂0.3-0.4份、复合催化剂2-2.5份，所述净化剂中还包括纳米微粒分散介质，所述分散介质选自纤维网状有机凝胶3-6份和/或网状水凝胶0.3-0.5份，余量为水。
所述纤维网状有机凝胶和/或网状水凝胶作为净化剂中有效活性成分的分散介质，在制备液中均匀分散提供良好的环境条件。发明人还预料不到地发现，采用凝胶体系作为分散介质，能够使过氧化物和金属氧化物微粒产生协同配合的作用，即共同发挥了氧触媒和光触媒的优势，产生了协同配合的作用，使光触媒和氧触媒两者优势更好地发挥，优劣势互相弥补，使最终制备的净化剂的甲醛等有毒气体分解性能进一步提高。
所述金属氧化物微粒选自二氧化钛颗粒、三氧化二铁颗粒、氧化锰颗粒、氧化钾颗粒、氧化锌颗粒中的一种或两种以上的组合，所述金属氧化物微粒粒径选自1-50nm。
优选的，所述金属氧化物微粒粒径选自5-10nm。
在本发明的优选实施方式中，所述金属氧化物微粒选自二氧化钛颗粒，最优选的，所述二氧化钛颗粒为介孔纳米二氧化钛。
所述二氧化硅纳米微球优选为介孔纳米二氧化硅，粒径选自10-15nm。
在本发明的优选实施方式中，所述介孔纳米二氧化钛与介孔二氧化硅的质量比为5-20:1。
所述氧化剂为过氧化物，具体选自过氧化氢、过氧化钠、过氧化钙、过氧化锌中的一种或两种以上的组合。
所述除菌剂选自纳米银、氧化银、硫化银中的一种或两种以上的组合。
所述复合催化剂采用TiO2/Fe2O3/电气石复合催化剂，所述复合催化剂是以电气石为载体，将TiO2和Fe2O3通过溶胶凝胶法复合在电气石表面，提供更多催化活性位点，增加催化效率。所述复合催化剂和金属氧化物微粒共同发挥作用，进一步提高了去除甲醛的效率。
本发明中所述的纳米微粒分散介质为金属氧化物微粒和二氧化硅纳米微球在制备液中均匀分散提供良好的环境条件，所述分散介质选自纤维网状有机凝胶和/或网状水凝胶，优选的，所述分散介质为纤维网状有机凝胶和网状水凝胶。
所述纤维网状有机凝胶是指带有羧基的有机小分子的钠盐或钾盐形成的有机凝胶。在水溶液中，羧基一端互相排斥形成球状胶束，排列形成纤维网状结构，所述纤维网状结构成为纳米微粒均匀分散良好的介质。在相对较低浓度下使溶剂凝胶化的现象，在所形成的凝胶中，分子间通过氢键、π-π键、疏水键、范德华力，以及伦敦色散力等非共价键作用，自聚形成杆状、带状、纤维状结构，进而形成三维网状结构而成凝胶。纤维网状有机凝胶具有以下独特的性质：(1)加热时溶解性好，诱导有机溶液形成光滑的凝胶；(2)在凝胶化的溶剂中，凝胶因子会形成一种三维纤维网络结构的超分子结构；(3)溶剂-凝胶有热可逆相转变特性。纤维网状有机凝胶的上述特性使其成分较好的纳米微粒分散介质，在反应初期防止纳米微粒聚沉现象，提高净化剂稳定性。
所述带有羧基的有机小分子的钠盐或钾盐选自月桂酸钠/钾、海藻酸钠/钾、羧甲基纤维素钠/钾中的至少一种。优选为月桂酸钠。在溶液中，羧酸钠电离，羧基一端互相排斥形成球状胶束，排列形成纤维网状结构，所述纤维网状结构成为纳米微粒均匀分散良好的介质。
所述网状水凝胶选自琼脂水凝胶、卡拉胶水凝胶中的一种或两种以上的组合。所述网状水凝胶优选为琼脂水凝胶，琼脂水凝胶来源广泛，价格低廉，在水溶液中，可通过控制琼脂浓度方便地控制凝胶强度。在本发明中，所述琼脂水凝胶具有辅助纤维网状有机凝胶分散纳米微粒的作用，另外，水凝胶具有较好的表面力学性能，且具有保水作用，增加基材表面亲水性，有利于提高净化剂的自洁能力。
第二方面，本发明提供一种光/氧触媒净化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纤维网状有机凝胶和/或网状水凝胶水浴中加热溶解，待混合液呈透明粘性液体时加入金属氧化物微粒和二氧化硅纳米微球，混合均匀；
(2)边搅拌边向上述体系中加入复合催化剂，混合均匀；
(3)按比例将氧化剂、除菌剂先溶于水中形成水溶液，将水溶液加入步骤(2)制备的体系中，持续搅拌，逐渐降温，搅拌条件下降至室温，制备得到所述光/氧触媒净化剂。
优选的，所述步骤(1)中纤维网状有机凝胶为带有羧基的有机小分子的钠盐或钾盐和低碳醇类形成的凝胶，所述带有羧基的有机小分子的钠盐或钾盐如前所述，低碳醇为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的至少一种，优选为乙醇。由于甲醇具有一定毒性，并不优选，但并不应该从本申请的保护范围中排除。
所述纤维网状有机凝胶通过包括以下步骤的制备方法得到：室温下，将带有羧基的有机小分子的钠盐或钾盐加入50-70％质量浓度低碳醇溶剂中，快速搅拌溶解，钠/钾盐和低碳醇类溶剂的用量满足混合液中钠盐或钾盐浓度为0.03-0.05mol/L，静置0.5-1小时，得到纤维网状有机凝胶。
优选的，所述步骤(1)中网状水凝胶为琼脂水凝胶，所述琼脂水凝胶的制备方法为：40-45℃加热状态下，将琼脂加入去离子水中，快速搅拌溶解，得到混合液中琼脂浓度为0.1-1％，降至室温，得到琼脂水凝胶。
优选的，步骤(1)中水浴加热温度为50-70℃；步骤(1)和(2)中搅拌条件为转速3000-4000转/分下搅拌20-60min，步骤(3)中搅拌速度稍慢，为转速1000-2000转/分，搅拌40-60分钟。
优选的，所述步骤(2)中复合催化剂为TiO2/Fe2O3/电气石复合催化剂，所述复合催化剂制备方法为：将电气石研磨后用盐酸进行预处理，将氯化钛溶液和氯化铁溶液混合，调节pH至6.0-7.0之间，加入电气石，150-200℃下反应12-24小时，抽滤得到TiO2/Fe2O3/电气石复合催化剂。
进一步优选地，所述TiO2/Fe2O3/电气石复合催化剂的制备方法包括如下步骤：将电气石颗粒研磨，过60-80目筛，电气石颗粒粒径为0.1-0.2mm，将电气石投入到0.1-1mol/L浓度的盐酸中，煮沸1-2小时，冷却抽滤，洗涤至中性且无氯离子，在60-80℃下真空干燥备用；用移液管分别取浓度为0.1-0.5mol/L氯化钛1-3mL和浓度为0.1-1mol/L氯化铁1-3mL于烧杯中，在磁力搅拌下逐滴滴加40-50mL去离子水，滴完后继续搅拌1-2小时，滴加NaOH溶液调节反应液pH至6.0-6.5之间，加入预处理的电气石3-6g，搅拌0.5-1小时，将混合液转移至水热反应釜中，180℃下反应12小时，冷却后抽滤，洗涤至中性且无氯离子，在60-80℃下真空干燥形成TiO2/Fe2O3/电气石复合催化剂。
优选的，所述步骤(3)中为了避免凝胶溶液受热不均，但同时不对体系造成剧烈扰动，转速比步骤(1)和(2)中稍慢，优选为1000-2000转/分。将水溶液缓慢加入制备体系中，加入方式优选使水溶液沿器壁慢慢注入体系中，并不断搅拌。
第三方面，本发明提供一种所述光/氧触媒净化剂在室内空气净化方面的应用，所述室内空气净化包括有毒气体净化、异味吸附和抗菌防霉。
优选的，所述有毒气体包括甲醛、苯系物、氨气、总挥发有机物(TVOC)、二氧化硫、一氧化碳等有毒气体。
所述异味包括室内烟臭、厕臭、垃圾臭、动物臭等异味。
所述抗菌防霉是指杀灭细菌、霉菌、病毒、螨虫、真菌等致病微生物。
本发明的优势在于，所述的光/氧触媒净化剂能有效清除有害气体，稳定性好，可持续净化室内空气，功效可达1-2年以上；同时实验证明其对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病菌有99％的杀灭作用，同时分解细菌释放出的有害复合物，具有较强的除异味功能；另外，光/氧触媒净化剂对基材表面具有较强的自洁作用，使被喷施基材表面不易被污染，延长基材使用寿命，使基材不易老化，长久保持亮丽色彩。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的部分实施例，而不是全部。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。
制备例1 TiO2/Fe2O3/电气石复合催化剂的制备
S1：将电气石颗粒研磨，过60-80目筛，电气石颗粒粒径为0.1-0.2mm，将电气石投入到0.6mol/L浓度的盐酸中，煮沸1小时，冷却抽滤，洗涤至中性，用银离子检测无氯离子，在60℃下真空干燥备用；
S2：用移液管分别取浓度为0.5mol/L氯化钛3mL和浓度为0.5mol/L氯化铁1mL于烧杯中，在磁力搅拌下逐滴滴加50mL去离子水，滴完后继续搅拌1小时，滴加NaOH溶液调节反应液pH至6.0，加入预处理的电气石4g，搅拌1小时，将混合液转移至水热反应釜中，180℃下反应12小时，冷却后抽滤，洗涤至中性，用银离子检测无氯离子，在60℃下真空干燥形成TiO2/Fe2O3/电气石复合催化剂。
制备例2月桂酸钠-乙醇凝胶的制备
室温下，将0.56g月桂酸钠加入50mL质量浓度为70％的乙醇中，快速搅拌溶解，得到混合液中月桂酸钠浓度为0.05mol/L，静置1小时，得到月桂酸钠-乙醇凝胶。
制备例3琼脂水凝胶的制备
45℃水浴加热状态下，将0.25mg琼脂加入到50mL去离子水中，快速搅拌溶解，得到混合液中琼脂浓度为0.5％，搅拌状态下降至室温，得到琼脂水凝胶。
制备例4海藻酸钠-乙醇凝胶的制备
采用和制备例2中相同的条件和步骤，区别在于将月桂酸钠替换为海藻酸钠，得到海藻酸钠-乙醇凝胶。
制备例5羧甲基纤维素钠-乙醇凝胶的制备
采用和制备例2中相同的条件和步骤，区别在于将月桂酸钠替换为羧甲基纤维素钠，得到羧甲基纤维素钠-乙醇凝胶。
实施例光/氧触媒净化剂的制备
实施例1
S1：取制备例2制备的月桂酸钠-乙醇凝胶3g和制备例3制备的琼脂水凝胶0.5g在60℃水浴中加热，搅拌溶解，待混合液呈透明粘性液体时加入二氧化钛颗粒(D50为8.6nm)0.5g和二氧化硅纳米微球(粒径范围11.3nm)0.1g，以4000转/分搅拌分散30分钟；
S2：在4000转/分搅拌状态下向体系中加入制备例1制备的TiO2/Fe2O3/电气石复合催化剂1g，搅拌15分钟体系呈透明状粘性液体；
S3：将过氧化锌1g、纳米银(粒径≤10nm)0.1g分别溶于水中形成水溶液，将水溶液沿器壁慢慢注入步骤(2)制备的体系中补足100g，以2000转/分持续搅拌，逐渐降温，搅拌60分钟降至室温，制备得到光/氧触媒净化剂。
实施例2
S1：取制备例2制备的月桂酸钠-乙醇凝胶5g和制备例3制备的琼脂水凝胶0.4g在60℃水浴中加热，搅拌溶解，待混合液呈透明粘性液体时加入二氧化钛颗粒0.5g和二氧化硅纳米微球0.1g，以4000转/分搅拌分散30分钟；
S2：在4000转/分搅拌状态下向体系中加入制备例1制备的TiO2/Fe2O3/电气石复合催化剂1g，搅拌15分钟体系呈透明状粘性液体；
S3：将过氧化锌0.5g、纳米银(粒径≤10nm)0.3g分别溶于水中形成水溶液，将水溶液沿器壁慢慢注入步骤(2)制备的体系中补足100g，以2000转/分持续搅拌，逐渐降温，搅拌60分钟降至室温，制备得到光/氧触媒净化剂。
实施例3
S1：取制备例2制备的月桂酸钠-乙醇凝胶6g和制备例3制备的琼脂水凝胶0.3g在60℃水浴中加热，搅拌溶解，待混合液呈透明粘性液体时加入二氧化钛颗粒0.5g和二氧化硅纳米微球0.1g，以4000转/分搅拌分散30分钟；
S2：在4000转/分搅拌状态下向体系中加入制备例1制备的TiO2/Fe2O3/电气石复合催化剂1g，搅拌15分钟体系呈透明状粘性液体；
S3：将过氧化锌1g、纳米银(粒径≤10nm)0.4g分别溶于水中形成水溶液，将水溶液沿器壁慢慢注入步骤(2)制备的体系中补足100g，以2000转/分持续搅拌，逐渐降温，搅拌60分钟降至室温，制备得到光/氧触媒净化剂。
实施例4
制备方法及原料同实施例2，区别在于步骤S2中TiO2/Fe2O3/电气石复合催化剂用量改为2g。
实施例5
制备方法及原料同实施例4，区别在于步骤S1中二氧化钛颗粒为介孔纳米二氧化钛1.5g，二氧化硅纳米微球为介孔纳米二氧化硅0.1g，两者比例为15:1。
实施例6
制备方法及原料同实施例4，区别在于步骤S1中二氧化钛颗粒为介孔纳米二氧化钛(粒径范围(D50为36.8nm)2g，二氧化硅纳米微球为介孔纳米二氧化硅(D50为11.3nm)0.1g，两者比例为20:1。
实施例7
制备方法及原料同实施例5，区别在于步骤S1中纳米微粒分散介质只包括月桂酸钠-乙醇凝胶5g。
实施例8
制备方法及原料同实施例5，区别在于步骤S1中纳米微粒分散介质只包括琼脂水凝胶0.5g。
实施例9
制备方法及原料同实施例5，区别在于步骤S1中纤维网状有机凝胶替换为制备例4得到的海藻酸钠-乙醇凝胶。
实施例10
制备方法及原料同实施例5，区别在于步骤S1中纤维网状有机凝胶替换为制备例5得到的羧甲基纤维素钠-乙醇凝胶。
对比实施例1
制备方法及原料同实施例5，区别在于步骤S1中制备原料不加入凝胶体系，即不加入纤维网状有机凝胶或网状水凝胶中的任一种，直接将介孔纳米二氧化钛和介孔纳米二氧化硅以适量水进行分散。
对比实施例2
制备方法及原料同实施例5，区别在于步骤S2中将TiO2/Fe2O3/电气石复合催化剂替换成等量TiO2作为催化剂。
效果例1光/氧触媒净化剂净化甲醛等污染物
参考《空气净化器》(GB/T 18801-2002)标准进行实验，直观地检测氧触媒对甲醛、氨、TVOC污染物的清除速率。
实验设备：体积为1m3金属箱体若干；箱体地面铺无纺布；箱体内置循环风扇1台，加速箱体内部气体循环，同时加速甲醛溶液的挥发及气体混合速度；甲醛分析仪、氨气检测仪、空气TVOC速测仪。
实验分组：实施例1-10、对比实施例1-2制备的光/氧触媒净化剂为实验组、常青藤作为空气净化剂为对照组1、活性炭作为空气净化剂为对照组2、设置空白对照组。
实验方法：分别将实验组光/氧触媒净化剂5mL喷涂于金属箱内的0.1m×0.1m无纺布上，每个箱体内喷涂量相同，白天太阳光，夜晚不进行光照射。空白对照箱体喷涂等量清水，对照组箱体内放置一盆生长状况良好的常青藤。甲醛组用纸蘸取少许甲醛溶液放置于箱体中，当箱体内的甲醛浓度升高至约后取出纸片，待箱体内甲醛浓度稳定在2mg/m3后进行检测，记录箱体内甲醛初始浓度，6小时和24小时后再次记录箱体内的甲醛浓度，计算甲醛清除率。将甲醛更换为氨、TVOC采用相同方法重复测试，计算氨清除率和TVOC清除率。
实验结果如下表1所示。
表1光/氧触媒净化剂分解甲醛、氨、TVOC实验数据
Figure BDA0002302778020000101
Figure BDA0002302778020000111
注：6h有毒气体清除率以夏季白天10点开始计时。
从表中数据可以看出，与空白对照组相比，实施例5制备的光/氧触媒净化剂甲醛分解率最高，除甲醛效果最好，实施例5是在实施例2的基础上将普通二氧化钛纳米颗粒和二氧化硅纳米微球替换成介孔纳米二氧化钛和介孔纳米二氧化硅，同时使两种纳米颗粒粒径接近一致，结果显示改进后的光/氧触媒净化剂甲醛清除率由83.0％上升到88.5％，说明介孔纳米微粒的净化效率更好，使体系中的纳米颗粒粒径保持一致也有利于提高净化效率。通过实施例6与实施例3的甲醛清除率数据可以看出，当两种纳米颗粒粒径差异变大时，即使使用介孔纳米颗粒，其甲醛清除率仍出现小幅下降，因此，纳米颗粒的粒径也是影响净化效率的比较重要的因素。实施例9和实施例10是在实施例5的基础上将月桂酸钠-乙醇凝胶分别替换为海藻酸钠-乙醇凝胶和羧甲基纤维素钠-乙醇凝胶，通过甲醛、氨、TVOC清除率对比可以发现，三个实验数据相差并不显著，但月桂酸钠-乙醇凝胶的效果稍微好一些。
光/氧触媒净化剂对于氨和TVOC的清除趋势基本与甲醛一致，出现的少数差异可理解为测量误差。通过对比实施例5与实施例7和8的氨清除率数据可以看出，月硅酸钠-乙醇凝胶和琼脂水凝胶以一定比例混合，形成的网状纤维结构由于使纳米颗粒分散更均匀，使得最终氨清除率更高，对比例1的结果也印证了此结论。对比例2由于不含TiO2/Fe2O3/电气石复合催化剂减少催化分解位点而使有毒气体清除率降低。根据本实验设置的对照组可以看出，活性炭基本对甲醛、氨和TVOC无降解清除作用，常青藤对TVOC的清除作用稍明显，对于甲醛和氨基本无清除作用。
效果例2光/氧触媒净化剂抗菌防霉性能测试
测试方法参考《抗菌涂料》(HG/T 3950-2007)进行。
实验设备：洁净玻璃板、显微镜、琼脂培养基。
实验分组：实施例1-10、对比实施例1-2制备的光/氧触媒净化剂为实验组，设置空白对照组。
实验方法：培养大肠杆菌、金黄葡萄球菌、黑曲霉菌备用，将本发明光/氧触媒净化剂稀释3倍后，均匀喷涂在玻璃板上，剂量为10mL/m2，将玻璃板晾干，在超净工作台中用紫外对玻璃板进行杀菌，分别将大肠杆菌(5.0×105cfu/mL)100μL、金黄葡萄球菌(5.0×105cfu/mL)100μL滴加到玻璃板上，用灭菌覆盖膜覆盖玻璃板，在37℃、相对湿度RH＞90％条件下培养24小时，然后用20mL洗液冲洗玻璃片，取洗液100μL接种于琼脂培养基中，常规条件下培养24小时候进行活菌计数。将黑曲霉均进行菌种活化，制备成1×106±2×105spores/mL的孢子悬液，在灭菌玻璃板上喷涂孢子悬液，在温度28℃，相对湿度90％RH以上的条件下培养28天，观察长霉面积。
实验结果如下表2所示。
表2光/氧触媒净化剂抗菌防霉效果数据
Figure BDA0002302778020000121
Figure BDA0002302778020000131
通过对比实施例1-6制备的光/氧触媒净化剂杀菌数据，可以看出，实施例1-3的抗菌力整体强于实施例4-6的抗菌能力，分析原因可能是介孔纳米颗粒的加入并不利于净化剂的杀菌能力，实施例7和8、对比实施例1制备的光/氧触媒净化剂抗菌能力相对较弱，原因是纳米二氧化钛具有抗菌能力，但是由于初期分散不均匀的原因使得抗菌能力下降。实施例9和10制备的净化剂杀菌效果与实施例5相当，说明纤维网状有机凝胶种类的选择对净化剂杀菌能力的影响不是很大。
本发明制备的光/氧触媒净化剂抗霉菌能力均符合标准，检测时基材长霉面积均小于10％，其中，实施例1-5、实施例9和10制备的光/氧触媒净化剂抗霉菌能力相对较强，说明在本发明限定的优选范围内制备的净化剂具有更好的抗霉能力。
效果例3光/氧触媒净化剂自洁性能检测
实验背景：将液体(水)滴在固体基材表面，当固液表面相接触时，在界面边缘处会形成一个夹角θ，形成一个接触角，通过接触角的大小可以衡量基材的亲水程度。通常，接触角度越小表示基材表面亲水性能越高，当接触角很小时，水分子能迅速扩散，将很小的水滴聚成大水滴，水滴脱落能容易地冲洗掉基材表面的污渍，达到自洁效果。本实验通过检测接触角的大小间接表示基材表面的自洁能力。
实验分组：实施例1-10、对比实施例1-2制备的光/氧触媒净化剂为实验组。
实验方法：将光/氧触媒净化剂喷涂在平板玻璃上，在室内无光或微光标准环境下养护，干燥后将1-2滴蒸馏水滴在基材表面，测量液体与玻璃平面的接触角。
实验结果：蒸馏水在用光/氧触媒净化剂处理过的玻璃板上的接触角如下表3所示。
表3蒸馏水在玻璃板上的接触角数据
组别 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
接触角 4° 5° 5° 4° 3° 4°
组别 实施例7 实施例8 实施例9 对比例10 对比例1 对比例2
接触角 6° 10° 5° 4° 12° 4°
根据上述蒸馏水在光/氧触媒净化剂处理的玻璃板上接触角数据可以看出，实施例8和对比实施例1制备的光/氧触媒净化剂接触角相对最大，针对这一结果我们分析原因，在本发明中，影响接触角的主要因素是月桂酸钠-乙醇凝胶和琼脂水凝胶的使用量，月桂酸钠-乙醇凝胶和琼脂水凝胶，尤其是琼脂水凝胶形成的网状结构具有很强的保水作用，添加了月桂酸钠-乙醇凝胶和琼脂水凝胶的净化剂喷涂在玻璃基材表面能增强基材表面的亲水性能，如实施例9和10将月桂酸钠-乙醇凝胶分别替换为海藻酸钠-乙醇凝胶和羧甲基纤维素钠-乙醇凝胶，接触角依然较小，基材亲水性较好。因此，本发明制备的光/氧触媒净化剂处理过的玻璃表面具有很好的亲水性，具有抗沾污效果，可使玻璃保持自洁效果。
效果例4光/氧触媒净化剂稳定性检测
对于光/氧触媒净化剂稳定性实验参考《光触媒的质量测评实验》公开的测定方法，将本发明制备的光/氧触媒净化剂放入冰箱急冻24小时，取出后放至室温，融化后观察净化剂溶液状态，若溶液仍然均匀，无分层现象则为合格。
实验分组：实施例1-10、对比实施例1-2制备的光/氧触媒净化剂为实验组，以急冻处理前的各光/氧触媒净化剂状态作为对照组。
实验结果：将实验组的光/氧触媒净化剂急冻24小时，融化后溶液状态如下表4所示。
表4光/氧触媒净化剂急冻融化后状态
Figure BDA0002302778020000151
如实施例1-8所示的数据来看，在本发明优选范围内调整月桂酸钠-乙醇凝胶与琼脂水凝胶质量比例、纳米级二氧化钛和二氧化硅质量比及粒径大小均不会对光/氧触媒净化剂的稳定性产生较大影响。实施例8制备的光/氧触媒净化剂在融化后出现轻微分层现象是因为在初期分散纳米颗粒时凝胶含量较少，纳米颗粒分散不均，在冷冻消融后分散不均现象更明显。将月桂酸钠-乙醇凝胶分别替换为海藻酸钠-乙醇凝胶和羧甲基纤维素钠-乙醇凝胶时，净化剂稳定性依然较好。对比例1在制备过程中不含网状凝胶，用水分散纳米颗粒，纳米颗粒在水中分散程度差，出现聚沉，所以在冷冻处理前溶液就存在稳定性问题，消融后则出现明显的分层现象。由此可以证明，纤维网状有机凝胶和网状水凝胶按一定比例混合，有利于净化剂中纳米颗粒均匀分散，使净化剂稳定性更好。
效果例5
对本发明有害气体清除率较高，同时稳定性较好的实施例1，5和9进行模拟老化试验后测试其清除有害气体的清除率，具体老化试验是按照实施例1中将本发明所得光/氧触媒净化剂5mL喷涂于的0.1m×0.1m无纺布上，在40℃，RH85％，1000W日光灯照射的模拟老化条件下放置10天，再测试其有害气体清除率，结果如表5所示：
表5
Figure BDA0002302778020000161
通过表5数据可以发现，本发明那个提供的光/氧触媒净化剂可以长期、稳定、有效地除去室内空气中的有害气体，即使经过模拟老化试验后，光/氧触媒净化剂仍可以有效发挥作用。其中，月桂酸钠-乙醇凝胶和琼脂水凝胶的凝胶体系对净化剂的长期有效性更为优异，即使经过模拟老化试验后，对室内有害气体的清除率仍然较高，保障了净化剂长时间放置仍能发挥作用，对净化剂的实用性和商业化更提供了优势。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种光/氧触媒净化剂，其特征在于，每100份净化剂中包括如下质量份数的制备原料：金属氧化物微粒1.5-2份、二氧化硅纳米微球0.1-0.3份、过氧化物0.5-1份、除菌剂0.3-0.4份、复合催化剂2-2.5份，所述净化剂中还包括纳米微粒分散介质，所述分散介质选自纤维网状有机凝胶3-6份和网状水凝胶0.3-0.5份，余量为水；
所述金属氧化物微粒为介孔纳米二氧化钛，所述金属氧化物微粒粒径5-10nm；所述二氧化硅纳米微球为介孔纳米二氧化硅，粒径为10-15nm，介孔纳米二氧化钛与介孔二氧化硅的质量比为5-20:1；
所述纤维网状有机凝胶是指带有羧基的有机小分子的钠盐或钾盐形成的有机凝胶，所述带有羧基的有机小分子的钠盐或钾盐选自月桂酸钠/钾、海藻酸钠/钾的至少一种；所述网状水凝胶选自琼脂水凝胶、卡拉胶水凝胶中的一种或两种以上的组合。
2.如权利要求1所述的光/氧触媒净化剂，其特征在于，所述过氧化物选自过氧化氢、过氧化钠、过氧化钙、过氧化锌中的一种或两种以上的组合。
3.如权利要求1所述的光/氧触媒净化剂，其特征在于，所述复合催化剂采用TiO2 /Fe2O3 /电气石复合催化剂。
4.权利要求1-3任一项所述光/氧触媒净化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纤维网状有机凝胶和/或网状水凝胶水浴中加热溶解，待混合液呈透明粘性液体时加入金属氧化物微粒和二氧化硅纳米微球，混合均匀；
(2)边搅拌边向上述体系中加入复合催化剂，混合均匀；
(3)按比例将氧化剂、除菌剂先溶于水中形成水溶液，将水溶液加入步骤(2)制备的体系中，持续搅拌，逐渐降温，搅拌条件下降至室温，制备得到所述光/氧触媒净化剂。
5.权利要求1-3任一项所述光/氧触媒净化剂的在室内空气净化方面的应用，所述室内空气净化包括有毒气体净化、异味吸附和抗菌防霉。
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