CN112354360A - 一种光触媒甲醛清除剂以及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种光触媒甲醛清除剂，包括以下重量份的组分：锐钛矿型纳米二氧化钛1‑10重量份、铜掺杂二氧化钛1‑10重量份、铂掺杂二氧化钛1‑10重量份、渗透剂3‑5重量份、纳米银0.1‑2重量份、改性石墨烯1‑3重量份、去离子水余量50‑93重量份，碳纳米管纳米氧化锆复合多孔材料由在碳纳米管表面负载纳米氧化锆采用原位合成方法制备而成。采用锐钛矿型纳米二氧化钛、铜掺杂二氧化钛、铂掺杂二氧化钛、渗透剂、纳米银和改性石墨烯按比例化学混合，使得该光触媒甲醛清除剂在无光或者可见光条件下效果好，远比单独使用其中一种或两种化合物效果好。
Description
技术领域
本发明涉及技术领域，具体涉及一种光触媒甲醛清除剂以及其制备方法。
背景技术
甲醛是一种无色，易燃，有气味的化学物质，并且人体有害，随着现在人们的生活水平逐渐提升，含甲醛的原料制成的家居、油漆和粘合剂都会释放有害的甲醛，对人体的伤害非常之大，儿童和老年人对甲醛的接触很敏感，患有呼吸道疾病或其他慢性病的人对接触甲醛更敏感，具体对人体的危害有刺激作用，比如对皮肤黏膜和呼吸道的刺激作用，现流泪、咽痛、咳嗽、气短、呼吸困难等症状，还有致敏作用和致突变作用。
目前市场中存在的除甲醛产品主要有物理和化学两种方式。物理方式如活性炭等的物理吸附，其实际吸附量有限，吸附饱和后需要及时更换否则会造成二次污染。化学方式有高效的除甲醛效果，但是市面上很多产品其最终效果都会受到使用环境的限制，如申请号为201210279279.2的中国发明专利公开了室内甲醛污染清除触媒，申请号为201310567823.8的中国发明专利公开了一种纳米级二氧化钛溶液及其制备方法和除甲醛的方法，以上发明均含有二氧化钛，其分解甲醛的原理主要是依靠二氧化钛的光催化将甲醛等有机污染物分解为二氧化碳和水，但是由于二氧化钛是紫外光催化剂，最大吸收波长只能在387nm左右，因此在无光或者可见光条件下无效果或者效果弱，最终导致应用范围具有很大的局限性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种在无光或者可见光条件下清除甲醛效果佳的光触媒甲醛清除剂以及该光触媒甲醛清除剂的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种光触媒甲醛清除剂，包括以下重量份的组分：锐钛矿型纳米二氧化钛1-10重量份、铜掺杂二氧化钛1-10重量份、铂掺杂二氧化钛1-10重量份、渗透剂3-5重量份、纳米银0.1-2重量份、改性石墨烯1-3重量份、去离子水余量50-93重量份。
进一步地，碳纳米管纳米氧化锆复合多孔材料由在碳纳米管表面负载纳米氧化锆采用原位合成方法制备而成。
进一步地，锐钛矿型纳米二氧化钛、铜掺杂二氧化钛、铂掺杂二氧化钛的重量份比为1:1:1。
进一步地，渗透剂为壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠中的其中一种或几种。
进一步地，改性石墨烯为表面具有羧基、羟基等含氧官能团的单层石墨烯。
进一步地，纳米银的粒径为200～400nm。
进一步地，改性石墨烯为表面具有羧基、羟基的含氧官能团的单层石墨烯。
一种光触媒甲醛清除剂的制备方法包括以下步骤：
a：通过溶胶凝胶法制备铜掺杂纳米二氧化钛，其中，铜离子的掺杂量通过硝酸铜的加入量来控制；
b：通过热沉积法在步骤a中得到的铂掺杂纳米二氧化钛的表面负载纳米铂；
c：按比例准确混合纳米银、渗透剂、分散剂混合并加入20-30重量份去离子水，其混合物放入搅拌机中，先以为500-600rpm/min混合30-45min得到S1溶液中，再加入改性石墨烯、30-93重量份去离子水，以1250-1400rpm/min的转速搅拌1-2小时使其混合均匀并得到得到S2溶液；
d：用超声波分散机S2溶液进行分散处理1-1.5小时；
e.在步骤d处理后的S1溶液中，加入渗透剂、纳米银和改性石墨烯，继续搅拌，得到溶液S3。在搅拌条件下，将溶液S3逐滴加入到S2溶液中，继续搅拌2-4小时，然后再室温下老化32-42小时,将得到的产品用去离子水和无水乙醇洗涤、干燥，研磨，得到S4溶液；
进一步地，步骤c中所述分散剂是聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠与聚甲基丙烯酸铵中任意两种的混合，或是其三者的混合。
本发明的有益效果是：采用锐钛矿型纳米二氧化钛、铜掺杂二氧化钛、铂掺杂二氧化钛、渗透剂、纳米银和改性石墨烯按比例化学混合，使得该光触媒甲醛清除剂在无光或者可见光条件下效果好，远比单独使用其中一种或两种化合物效果好。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一：
一种光触媒甲醛清除剂，包括以下重量份的组分：锐钛矿型纳米二氧化钛1-10重量份、铜掺杂二氧化钛1-10重量份、铂掺杂二氧化钛1-10重量份、渗透剂3-5重量份、纳米银0.1-2重量份、改性石墨烯1-3重量份、去离子水余量50-93重量份，碳纳米管纳米氧化锆复合多孔材料由在碳纳米管表面负载纳米氧化锆采用原位合成方法制备而成。
实施例二：
与实施例一不同的是，锐钛矿型纳米二氧化钛、铜掺杂二氧化钛、铂掺杂二氧化钛的重量份比为1:1:1。
渗透剂为壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠中的其中一种或几种，改性石墨烯为表面具有羧基、羟基等含氧官能团的单层石墨烯，纳米银的粒径为200～400nm，改性石墨烯为表面具有羧基、羟基的含氧官能团的单层石墨烯。
实施例三：
一种光触媒甲醛清除剂，包括以下重量份的组分：锐钛矿型纳米二氧化钛3重量份、铜掺杂二氧化钛3重量份、铂掺杂二氧化钛3重量份、渗脂肪醇聚氧乙烯醚3重量份、纳米银1重量份、改性石墨烯2重量份、去离子水余量80重量份。
实施例四：锐钛矿型纳米二氧化钛5重量份、铜掺杂二氧化钛5重量份、铂掺杂二氧化钛5重量份、渗脂肪醇聚氧乙烯醚5重量份、纳米银2重量份、改性石墨烯1重量份、去离子水余量85重量份，其中，改性石墨烯为表面具有羧基、羟基等含氧官能团的单层石墨烯；纳米银的粒径为300nm
实施例五：锐钛矿型纳米二氧化钛10重量份、铜掺杂二氧化钛10重量份、铂掺杂二氧化钛10重量份、渗脂肪醇聚氧乙烯醚4重量份、纳米银1重量份、改性石墨烯1重量份、去离子水余量92重量份，其中，改性石墨烯为表面具有羧基、羟基等含氧官能团的单层石墨烯；纳米银的粒径为400nm。
需要说明的是，在实际测试中，分出3种现有技术的对比例，
对比例1：
与实施例3的区别仅在于：不含有铜掺杂二氧化钛。
对比例2：
与实施例4的区别仅在于：不含有铂掺杂二氧化钛。
对比例3：
与实施例1的区别仅在于：不含有载体。
将实施例1-3与对比例1-3制备出的空气净化触媒根据室内空气净化产品净化效果测定方法(QB/T2761-2006)分别进行降解测试。
测试结果如下：
| 测试项目 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 |
| 甲醛降解率 | 98.7％ | 99.2％ | 99.0％ | 95.2％ | 94.6％ | 95.5％ |
一种光触媒甲醛清除剂的制备方法第一种实施例：
包括以下步骤：
a：通过溶胶凝胶法制备铜掺杂纳米二氧化钛，其中，铜离子的掺杂量通过硝酸铜的加入量来控制；
b：通过热沉积法在步骤a中得到的铂掺杂纳米二氧化钛的表面负载纳米铂；
c：按比例准确混合纳米银、渗透剂、分散剂混合并加入20-30重量份去离子水，其混合物放入搅拌机中，先以为500-600rpm/min混合30-45min得到S1溶液中，再加入改性石墨烯、30-93重量份去离子水，以1250-1400rpm/min的转速搅拌1-2小时使其混合均匀并得到得到S2溶液；
d：用超声波分散机S2溶液进行分散处理1-1.5小时；
e.在步骤d处理后的S1溶液中，加入渗透剂、纳米银和改性石墨烯，继续搅拌，得到溶液S3。在搅拌条件下，将溶液S3逐滴加入到S2溶液中，继续搅拌2-4小时，然后再室温下老化32-42小时,将得到的产品用去离子水和无水乙醇洗涤、干燥，研磨，得到S4溶液；
进一步地，步骤c中所述分散剂是聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠与聚甲基丙烯酸铵中任意两种的混合，或是其三者的混合。
一种光触媒甲醛清除剂的制备方法第二种实施例：
包括以下步骤：
a：通过溶胶凝胶法制备铜掺杂纳米二氧化钛，其中，铜离子的掺杂量通过硝酸铜的加入量来控制；
b：通过热沉积法在步骤a中得到的铂掺杂纳米二氧化钛的表面负载纳米铂；
c：按比例准确混合纳米银、渗透剂、分散剂混合并加入20-30重量份去离子水，其混合物放入搅拌机中，先以为550rpm/min混合35min得到S1溶液中，再加入改性石墨烯、50重量份去离子水，以1350rpm/min的转速搅拌1.5小时使其混合均匀并得到得到S2溶液；
d：用超声波分散机S2溶液进行分散处理1.2小时；
e.在步骤d处理后的S1溶液中，加入渗透剂、纳米银和改性石墨烯，继续搅拌，得到溶液S3。在搅拌条件下，将溶液S3逐滴加入到S2溶液中，继续搅拌3小时，然后再室温下老化37小时,将得到的产品用去离子水和无水乙醇洗涤、干燥，研磨，得到S4溶液；
步骤c中所述分散剂是聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠与聚甲基丙烯酸铵三者的混合。
与现有技术相比，采用锐钛矿型纳米二氧化钛、铜掺杂二氧化钛、铂掺杂二氧化钛、渗透剂、纳米银和改性石墨烯按比例化学混合，使得该光触媒甲醛清除剂在无光或者可见光条件下效果好，远比单独使用其中一种或两种化合物效果好。
在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
最后应说明的是：以上上述的实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种光触媒甲醛清除剂，其特征在于：包括以下重量份的组分：锐钛矿型纳米二氧化钛1-10重量份、铜掺杂二氧化钛1-10重量份、铂掺杂二氧化钛1-10重量份、渗透剂3-5重量份、纳米银0.1-2重量份、改性石墨烯1-3重量份、去离子水余量50-93重量份。
2.根据权利要求1所述的光触媒甲醛清除剂，其特征在于：所述碳纳米管纳米氧化锆复合多孔材料由在碳纳米管表面负载纳米氧化锆采用原位合成方法制备而成。
3.根据权利要求1所述的光触媒甲醛清除剂，其特征在于：所述锐钛矿型纳米二氧化钛、铜掺杂二氧化钛、铂掺杂二氧化钛的重量份比为1:1:1。
4.根据权利要求1所述的光触媒甲醛清除剂，其特征在于：所述渗透剂为壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基硫酸钠中的其中一种或几种。
5.根据权利要求1所述的光触媒甲醛清除剂，其特征在于：所述改性石墨烯为表面具有羧基、羟基等含氧官能团的单层石墨烯。
6.根据权利要求1所述的光触媒甲醛清除剂，其特征在于：所述纳米银的粒径为200～400nm。
7.根据权利要求1所述的一种光触媒甲醛清除剂，其特征在于：所述改性石墨烯为表面具有羧基、羟基的含氧官能团的单层石墨烯。
8.一种光触媒甲醛清除剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a：通过溶胶凝胶法制备铜掺杂纳米二氧化钛，其中，铜离子的掺杂量通过硝酸铜的加入量来控制；
b：通过热沉积法在步骤a中得到的铂掺杂纳米二氧化钛的表面负载纳米铂；
c：按比例准确混合纳米银、渗透剂、分散剂混合并加入20-30重量份去离子水，其混合物放入搅拌机中，先以为500-600rpm/min混合30-45min得到S1 溶液中，再加入改性石墨烯、30-93重量份去离子水，以1250-1400rpm/min的转速搅拌1-2小时使其混合均匀并得到得到S2溶液；
d：用超声波分散机S2溶液进行分散处理1-1.5小时；
e.在步骤d处理后的S1溶液中，加入渗透剂、纳米银和改性石墨烯，继续搅拌，得到溶液S3。在搅拌条件下，将溶液S3逐滴加入到S2溶液中，继续搅拌2-4小时，然后再室温下老化32-42小时,将得到的产品用去离子水和无水乙醇洗涤、干燥，研磨，得到S4溶液。
9.根据权利要求8所述一种铁离子改性的光触媒复合材料的制备方法，其特征在于，步骤c中所述分散剂是聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠与聚甲基丙烯酸铵中任意两种的混合，或是其三者的混合。
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