CN112546857A - 银/四氧化三钴/玻纤布复合材料于空气净化中的用途 - Google Patents

银/四氧化三钴/玻纤布复合材料于空气净化中的用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种银/四氧化三钴/玻纤布复合材料于空气净化中的用途。所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料包括玻纤布以及银/四氧化三钴复合层，所述银/四氧化三钴复合层包覆于所述玻纤布中的玻璃纤维表面，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中银/四氧化三钴复合层的含量为3～15wt％，所述银/四氧化三钴复合层包括银和四氧化三钴，其中银和钴的原子比为15:1～1:1。本发明制备的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料具有良好的导电性、催化活性、机械柔性和透过性，可有效降解可挥发性有机物，可以作为柔性催化滤网内置于商用中央空调、空气净化器等柜机中，与其他净化单元配合提高空气净化效率。

Description

银/四氧化三钴/玻纤布复合材料于空气净化中的用途
技术领域
本发明属于技术领域，具体涉及一种银/四氧化三钴/玻纤布复合材料于空气净化中的用途，以及一种空气净化装置。
背景技术
随着人们生活品质的不断提高，室内空气质量问题逐渐成为人们关注的重点，室内挥发性有机化合物(Volatile organic compounds，VOCs)对人体的危害也逐渐引起人们的关注。最常见VOCs的有甲醛、苯、甲苯、二甲苯、丙烯醛等。VOCs具有严重的致癌性、血液毒性和遗传毒性，长期暴露会侵蚀人们的呼吸道系统、循环系统和神经系统，引发肺癌、白血病、脑癌等病症，容易导致胎儿畸形或孕妇流产。利用催化氧化技术可以将VOCs转化为无害的二氧化碳和水，减少其危害。大多数VOCs的催化氧化反应需要在较高的温度下进行，需要利用外加热源，存在热损耗。直接利用催化剂载体的电热效应可以有效减少热损耗。专利CN107096380A中公开了一种催化氧化处理空气中甲醛的方法与装置，该方法使用整体性碳材料作为氧化甲醛的催化剂载体，负载Ag/Co3O4催化剂，利用整体碳材料优异的焦耳热性质、力学性质以及电热转化效率，将催化剂作为一个纯电阻加热元件通过电热方式直接加热催化剂，无须在反应器中使用其他加热元件造成不必要的能量损耗。专利CN108554402A中公开了一种二氧化锰/碳纤维布复合材料的应用以及空气净化装置，该技术利用原位反应在碳布的碳纤维表面包覆二氧化锰纳米片层，形成高效的热转移界面，在通电状态下产生的热量可快速地从碳布转移至二氧化化锰，从而高效地催化甲醛降解。上述技术均以成型的碳材料为载体，存在三个技术缺陷：(1)通电状态下，电流主要从碳材料载体通过，绕过了催化活性组分，不能直接发挥电流在催化氧化反应中的作用，限制了电能的利用；(2)碳材料在氧化气氛中通电容易氧化损耗，影响催化剂的稳定性；(3)成型的碳材料载体，包括整体性碳材料和碳纤维布等，合成成本比较高，不易获得。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种银/四氧化三钴/玻纤布复合材料于空气净化中的用途，以克服现有技术的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种银/四氧化三钴/玻纤布复合材料于空气净化中的用途，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料包括玻纤布以及银/四氧化三钴复合层，所述银/四氧化三钴复合层包覆于所述玻纤布中的玻璃纤维表面，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中银/四氧化三钴复合层的含量为3～15wt％，所述银/四氧化三钴复合层包括银和四氧化三钴，其中银和钴的原子比为15:1～1:1。
本发明实施例还提供了一种空气净化器件，其包括银/四氧化三钴/玻纤布复合材料，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料与电源电连接，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料包括玻纤布以及银/四氧化三钴复合层，所述银/四氧化三钴复合层包覆于所述玻纤布中的玻璃纤维表面，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中银/四氧化三钴复合层的含量为3～15wt％，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中银和钴的原子比为15:1～1:1。
本发明实施例还提供了一种空气净化方法，其包括：
提供前述的空气净化器件；
使银/四氧化三钴/玻纤布复合材料与携带挥发性有机物的空气接触，并以电源向银/四氧化三钴/玻纤布复合材料输入电流，从而将至少部分的挥发性有机物催化降解。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明制备的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料在接通电源时，一方面电流可以直接从具有催化作用的银/四氧化三钴复合层流过，除焦耳热效应外，催化剂内部电子的迁移可以加速氧化反应的进行，对污染物的降解效率高于同等温度下热催化的效率；另一方面，玻纤布廉价易得且耐氧化，催化剂的稳定性高；
(2)本发明的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料具有良好的导电性、催化活性、机械柔性和透过性，可有效降解可挥发性有机物，本发明制备的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料可以作为柔性催化滤网内置于商用中央空调、空气净化器等柜机中，与其他净化单元配合提高空气净化效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1复合材料的粉末X射线衍射图；
图2是本发明实施例1复合材料的光学显微镜照片；
图3是本发明一典型实施方案中采用的空白玻纤布的光学显微镜照片；
图4是本发明实施例1制备的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的扫描电子显微镜图；
图5是本发明实施例1采用的空白玻纤布的扫描电子显微镜图；
图6是本发明实施例1制备的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的高分辨电子透射图；
图7是本发明中测试例1中一种空气净化器件的示意图；
图8是本发明实施例1-6中制备的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的方阻图；
图9是本发明测试例1中一种包含银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的反应器结构示意图；
图10是本发明实施例1制备的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的表面功率密度和表面温度之间的关系曲线；
图11是本发明实施例1制备的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的甲醛去除率和二氧化碳生成浓度；
图12是本发明实施例1-6制备的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料在通电条件下的甲醛去除效率；
图13是本发明实施例1制备的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料在通电条件(测试例1)甲醛去除效率与外加热条件下(对比例1)甲醛去除效率的对比图；
图14是本发明实施例1制备的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的流量-压差曲线；
图15是本发明实施例1制备的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料在通电(0.05A)和不通电(0A)对大肠杆菌的灭菌率；
图16是本发明实施例1制备的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料在通电(0.05A)和不通电(0A)对金色葡萄球菌的灭菌率。
具体实施方式
鉴于现有技术的缺陷，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
本发明实施例的一个方面提供了一种银/四氧化三钴/玻纤布复合材料于空气净化中的用途，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料包括玻纤布以及银/四氧化三钴复合层，所述银/四氧化三钴复合层包覆于所述玻纤布中的玻璃纤维表面，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中银/四氧化三钴复合层的含量为3～15wt％，所述银/四氧化三钴复合层包括银和四氧化三钴，其中银和钴的原子比为15:1～1:1。
进一步的，所述银/四氧化三钴复合层的厚度为0.5～2μm。
进一步的，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的方阻为10Ω/□～6000Ω/□。
进一步的，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中银和钴的原子比为12:1～2:1。
进一步的，电流通过所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料时可降解可挥发性有机物。
在一些较为具体的实施方案中，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的制备方法包括：
提供包含银盐、钴盐和还原剂的混合溶液；
将玻纤布浸入所述混合溶液保持0.5～2h，之后将所获玻纤布在空气气氛下，于300～500℃热处理0.5～2h，制得所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料。
在一些较为具体的实施方案中，所述银盐包括硝酸银或氟化银中的任意一种或两种的组合，且不限于此。
进一步的，所述钴盐包括硝酸钴，且不限于此。
进一步的，所述还原剂包括甘氨酸、柠檬酸、尿素中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。
进一步的，所述混合溶液银盐中银离子的浓度为0.5mol/L～2mol/L。
进一步的，所述混合溶液钴盐中钴离子的浓度为0.1mol/L～2mol/L。
在一些较为具体的实施方案中，所述还原剂与银盐和钴盐组成的混合物的用量比为所述还原剂与银盐和钴盐组成的混合物发生氧化还原反应化学当量比的1:2～2:1。
在一些较为具体的实施方案中，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的制备方法还包括：在玻纤布浸入所述混合溶液前，先对所述玻纤布进行洗涤处理。
进一步的，所述洗涤处理使用的溶剂包括水、盐酸、丙酮、乙醇中的任意一种或两种以上的组合。
在一些较为具体的实施方案中，所述的用途包括：向所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料内通入电流，并使所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料与携带挥发性有机物的空气接触，从而至少使部分的挥发性有机物降解。
在一些更为具体的实施方案中，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的制备方法，其包括：
提供硝酸银、硝酸钴和还原剂的混合溶液，将玻纤布浸入溶液中保持0.5h至2h，沥出，干燥，在空气气氛中于300℃至500℃加热0.5h至2h，得到所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种空气净化器件，其包括银/四氧化三钴/玻纤布复合材料，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料与电源电连接，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料包括玻纤布以及银/四氧化三钴复合层，所述银/四氧化三钴复合层包覆于所述玻纤布中的玻璃纤维表面，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中银/四氧化三钴复合层的含量为3～15wt％，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中银和钴的原子比为15:1～1:1。
进一步的，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的方阻为10Ω/□～6000Ω/□。
进一步的，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中银和钴的原子比为12:1～2:1。
在一些较为具体的实施方案中，所述电源用于向银/四氧化三钴/玻纤布复合材料输入电流，使所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料在与挥发性有机物接触时，能够将挥发性有机物催化降解
进一步的，所述挥发性有机物包括甲醛，且不限于此。
进一步的，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料相对的两端设置有电极，所述电源装置通过电极与所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料电连接。
进一步的，所述电极包括铜片电极，且不限于此。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种空气净化方法，其包括：
提供前述的空气净化器件；
使银/四氧化三钴/玻纤布复合材料与携带挥发性有机物的空气接触，并以电源向银/四氧化三钴/玻纤布复合材料输入电流，从而将至少部分的挥发性有机物催化降解。
进一步的，所述挥发性有机物包括甲醛，且不限于此。
本发明中，空气净化器件的装置示意图可以如图9所示，两个腔体中间设置有所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料，所述可挥发性有机物由银/四氧化三钴/玻纤布复合材料下方的腔体进入，之后经催化降解由上面的腔体排出。
本发明通过原位燃烧制备技术在玻纤布绝缘体上包覆一层银/四氧化三钴复合层。发明人经过长期反复实验发现，银和四氧化三钴按银/钴原子比15:1至1:1复合，可以产生纳米银颗粒，并形成连续的复合层进而具备导电性，整体材料方阻在10-6000Ω/□之间。在通电状态下，银/四氧化三钴/玻纤布复合材料可以有效降解可挥发性有机物。
本发明中，以廉价、柔性、电绝缘和化学性质稳定的玻纤布为载体，制备得到银/四氧化三钴/玻纤布复合材料，对所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料接通电源时，电场可以直接作用于银/四氧化三钴复合层，使得电流从导电的复合层中流过而略过电绝缘的玻纤布，激发复合层的催化氧化作用。具体机理是：一方面，电场可以驱动复合层内部的电子移动，进而促进晶格氧向表面的迁移形成表面活性氧物种，从而加速催化氧化反应；另一方面，复合层自身的焦耳热效应为维持氧化反应的进行提供足够高的工作温度。由于电场可以直接激发复合层的催化活性，不再依赖载体的电热效应，因而利用本发明的复合材料及其使用方法对可挥发性有机物的降解效率高于同等温度下的热催化的效率。
下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，本实施例在以发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下面所用的实施例中所采用的实验材料，如无特殊说明，均可由常规的生化试剂公司购买得到。
实施例1
裁剪5.5cm×5.5cm玻纤布，依次用丙酮、乙醇、盐酸溶液清洗，去离子水清洗，100℃烘干；分别称取2.55g AgNO3、1.46g Co(NO3)2·6H2O和1.04g甘氨酸溶于10ml去离子水中形成混合液，其中银离子和钴离子的摩尔比为3:1。将干燥后的玻纤布浸入上述混合液中保持2h，沥出，干燥，置于400℃的马弗炉中保温1h，得到银/四氧化三钴/玻纤布复合材料。
本实施例制备的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的粉末X射线衍射图如图1所示，其表明所得银/四氧化三钴/玻纤布复合材料含银相和四氧化三钴相。X射线荧光分析表明银和钴原子比为4.5:1。图2和图3分别为本实施例制备的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料与空白玻纤布的光学显微镜照片，对比可以看到银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中玻璃纤维上包覆了连续的银/四氧化三钴复合层。利用扫描电子显微镜可以看到包覆在玻璃纤维上的连续复合层(如图4所示，对比图5的空白玻纤布)。高分辨透射电镜照片显示(图6)，该银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中含有纳米银颗粒，平均粒径为2.4nm。银颗粒的纳米级尺寸可保证连续导电复合层的形成，使得该银/四氧化三钴/玻纤布复合材料具备甲醛电降解活性以及抗菌能力。该银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中银/四氧化三钴复合层质量负载量为12％，表面方阻为46Ω/□，所得银/四氧化三钴/玻纤布复合材料完整，可随意扭曲，无断裂、掉渣现象发生。
实施例2
裁剪5.5cm×5.5cm玻纤布，依次用丙酮、乙醇、盐酸溶液清洗，去离子水清洗，100℃烘干；分别称取2.55g AgNO3、0.36g Co(NO3)2·6H2O和0.73g甘氨酸溶于10ml去离子水中形成混合液，其中银离子和钴离子的摩尔比为12:1。将干燥后的玻纤布浸入上述混合液中保持1h，沥出，干燥，置于500℃的马弗炉中保温0.5h，得到银/四氧化三钴/玻纤布复合材料。所得复合材料完整，可随意扭曲，无断裂、掉渣现象发生。银/四氧化三钴复合层质量负载量为11％，银和钴原子比为13.5:1。表面方阻为181Ω/□。
实施例3
裁剪5.5cm×5.5cm玻纤布，依次用丙酮、乙醇、盐酸溶液清洗，去离子水清洗，100℃烘干；分别称取2.55g AgCl、0.73g Co(NO3)2·6H2O和0.27g柠檬酸溶于10ml去离子水中形成混合液，其中银离子和钴离子的摩尔比为6:1。将干燥后的玻纤布浸入上述混合液中保持1h，沥出，干燥，置于500℃的马弗炉中保温0.5h，得到银/四氧化三钴/玻纤布复合材料。所得复合材料完整，可随意扭曲，无断裂、掉渣现象发生。银/四氧化三钴复合层质量负载量为11％，银和钴原子比为8.2:1。表面方阻为91Ω/□。
实施例4
裁剪5.5cm×5.5cm玻纤布，依次用丙酮、乙醇、盐酸溶液清洗，去离子水清洗，100℃烘干；分别称取2.55g AgCl、2.91g Co(NO3)2·6H2O和1.00g尿素溶于10ml去离子水中形成混合液，其中银离子和钴离子的摩尔比为1.5:1。将干燥后的玻纤布浸入上述混合液中保持1h，沥出，干燥，置于300℃的马弗炉中保温1h，得到银/四氧化三钴/玻纤布复合材料。所得复合材料完整，可随意扭曲，无断裂、掉渣现象发生。银/四氧化三钴复合层质量负载量为10％，银和钴原子比为1.8:1。表面方阻为540Ω/□。
实施例5
裁剪5.5cm×5.5cm玻纤布，依次用丙酮、乙醇、盐酸溶液清洗，去离子水清洗，100℃烘干；分别称取2.55g AgNO3、3.64g Co(NO3)2·6H2O和1.67g甘氨酸溶于10ml去离子水中形成混合液，其中银离子和钴离子的摩尔比为1.2:1。将干燥后的玻纤布浸入上述混合液中保持1h，沥出，干燥，置于500℃的马弗炉中保温0.5h，得到银/四氧化三钴/玻纤布复合材料。所得复合材料完整，可随意扭曲，无断裂、掉渣现象发生。银/四氧化三钴复合层质量负载量为11％，银和钴原子比为1.3:1。表面方阻为3150Ω/□。
实施例6
裁剪5.5cm×5.5cm玻纤布，依次用丙酮、乙醇、盐酸溶液清洗，去离子水清洗，100℃烘干；分别称取2.55g AgNO3、4.37g Co(NO3)2·6H2O和1.88g甘氨酸溶于10ml去离子水中形成混合液，其中银离子和钴离子的摩尔比为1:1。将干燥后的玻纤布浸入上述混合液中保持1h，沥出，干燥，置于500℃的马弗炉中保温0.5h，得到银/四氧化三钴/玻纤布复合材料。所得复合材料完整，可随意扭曲，无断裂、掉渣现象发生。银/四氧化三钴复合层质量负载量为11％，银和钴原子比为1.2:1。表面方阻为5300Ω/□。
测试例1
如图7所示，利用实施例1-6提供的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料(1)，在其相对两边缘包裹铜片电极(2)，得到空气净化器件。利用万用表测量器件的电阻得到银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的方阻，如图8所示，银离子和钴离子的摩尔比为3:1(实施例1)的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的方阻最小。将器件密封固定于石英玻璃反应器(图9)中，将其电极与电源电连接，通入含体积比120ppm甲醛和20％氧气的氮气，开通直流电源通入电流，利用K型热电偶检测银/四氧化三钴/玻纤布复合材料表面温度，在线气体红外分析仪检测甲醛氧化产物CO2和CO。以实施例1的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料为例，随着电流和相应的表面功率密度(在银/四氧化三钴/玻纤布复合材料单位面积上的施加的电功率)的增加，银/四氧化三钴/玻纤布复合材料表面温度上升(如图10所示)，甲醛氧化的产物CO2逐渐增加，0.6A时CO2浓度达到120ppm，甲醛转化率达到100％(如图11所示)。
图12对比了实施例1-6所提供的银/四氧化三钴/玻纤布复合材料对甲醛的降解性能，所有材料均表现出甲醛降解活性，其中银离子和钴离子的摩尔比为3:1(实施例1)的材料表现出最高的活性。另外，当银离子和钴离子的摩尔比为1.2:1(实施例5)和1:1(实施例6)时，由于电阻过大，只能在较低功率密度下发挥活性。
对比例1
利用测试例1的反应装置，在不通电的条件下采用电热套加热方式加热石英玻璃反应器，测试银/四氧化三钴/玻纤布复合材料在不同温度下对甲醛的去除效率。图13对比了通电方式和外加热方式的实施例1银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的除甲醛效率，可以看出，相同温度下，通电方式的除甲醛效率高于外加热方式的除甲醛效率。
对比例2
裁剪5.5cm×5.5cm玻纤布，依次用丙酮、乙醇、盐酸溶液清洗，去离子水清洗，100℃烘干；分别称取2.55g AgNO3、0.27g Co(NO3)2·6H2O和0.70g甘氨酸溶于10ml去离子水中形成混合液，其中银离子和钴离子的摩尔比为16:1。将干燥后的玻纤布浸入上述混合液中保持2h，沥出，干燥，置于400℃的马弗炉中保温1h，得到银/四氧化三钴/玻纤布复合材料。所得复合材料完整，可随意扭曲，无断裂、掉渣现象发生。银/四氧化三钴复合层质量负载量为11％，银和钴原子比为18.2:1。表面方阻为20000Ω/□。该复合材料电阻较大无法应用于低压电场下甲醛的消除反应。
对比例3
裁剪5.5cm×5.5cm玻纤布，依次用丙酮、乙醇、盐酸溶液清洗，去离子水清洗，100℃烘干；分别称取2.55g AgNO3、8.73g Co(NO3)2·6H2O和3.13g甘氨酸溶于10ml去离子水中形成混合液，其中银离子和钴离子的摩尔比为0.5:1。将干燥后的玻纤布浸入上述混合液中保持2h，沥出，干燥，置于400℃的马弗炉中保温1h，得到银/四氧化三钴/玻纤布复合材料。所得复合材料完整，可随意扭曲，无断裂、掉渣现象发生。银/四氧化三钴复合层质量负载量为10％，银和钴原子比为0.6:1。表面方阻为150MΩ/□。该复合材料电阻较大无法应用于低压电场下甲醛的消除反应。
测试例2
利用测试1的反应器(图9)，通入不同流速的空气，测量反应器出入口的压差，表征银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的透气性。图14为实施例1银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的流量-压差曲线，可以看出压差随流量线性增加，流量为100mL/min时，压差不到50Pa，表现出较高的透气性。
测试例3
测试实施例1银/四氧化三钴/玻纤布复合材料在不通电和通电条件下其对大肠杆菌以及金葡萄球菌的灭菌效果。将该银/四氧化三钴/玻纤布复合材料裁成1cm×4cm长条，在其两短边包裹铜片电极，并与电源电连接。将定量的大肠杆菌或金葡萄球菌的菌液滴至复合材表面，在通电(0A)和不通电(0.05A)两种条件下接触数分钟。用培养液将银/四氧化三钴/玻纤布复合材料表面的细菌洗脱并稀释，涂布平板法培养细菌菌落，计数计算灭菌率。由图15和16可知，在不通电的条件下该银/四氧化三钴/玻纤布复合材料即对大肠杆菌和金葡萄球菌表现出较好的灭菌效果，其中对大肠杆菌的灭菌率在3分钟内达到97％。通电进一步提升了该材料的灭菌率。
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。
应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。

Claims (10)

1.一种银/四氧化三钴/玻纤布复合材料于空气净化中的用途，其特征在于：所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料包括玻纤布以及银/四氧化三钴复合层，所述银/四氧化三钴复合层包覆于所述玻纤布中的玻璃纤维表面，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中银/四氧化三钴复合层的含量为3～15wt％，所述银/四氧化三钴复合层包括银和四氧化三钴，其中银和钴的原子比为15:1～1:1；
优选的，所述银/四氧化三钴复合层的厚度为0.5～2μm；
优选的，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的方阻为10Ω/□～6000Ω/□；
优选的，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中银和钴的原子比为12:1～2:1。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的制备方法包括：
提供包含银盐、钴盐和还原剂的混合溶液；
将玻纤布浸入所述混合溶液保持0.5～2h，之后将所获玻纤布在空气气氛下，于300～500℃热处理0.5～2h，制得所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料。
3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于：所述银盐包括硝酸银和/或氟化银；和/或，所述钴盐包括硝酸钴；和/或，所述还原剂包括甘氨酸、柠檬酸、尿素中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述混合溶液银盐中银离子的浓度为0.5mol/L～2mol/L；
和/或，所述混合溶液钴盐中钴离子的浓度为0.1mol/L～2mol/L。
4.根据权利要求2所述的用途，其特征在于：所述还原剂与银盐和钴盐组成的混合物的用量比为所述还原剂与银盐和钴盐组成的混合物发生氧化还原反应化学当量比的1:2～2:1。
5.根据权利要求2所述的用途，其特征在于还包括：在玻纤布浸入所述混合溶液前，先对所述玻纤布进行洗涤处理；优选的，所述洗涤处理使用的溶剂包括水、盐酸、丙酮、乙醇中的任意一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，所述的用途包括：向所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料内通入电流，并使所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料与携带挥发性有机物的空气接触，从而至少使部分的挥发性有机物降解。
7.一种空气净化器件，其特征在于包括银/四氧化三钴/玻纤布复合材料，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料与电源电连接，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料包括玻纤布以及银/四氧化三钴复合层，所述银/四氧化三钴复合层包覆于所述玻纤布中的玻璃纤维表面，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中银/四氧化三钴复合层的含量为3～15wt％，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中银和钴的原子比为15:1～1:1；
优选的，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料的方阻为10Ω/□～6000Ω/□；
优选的，所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料中银和钴的原子比为12:1～2:1。
8.根据权利要求7所述的空气净化器件，其特征在于：所述电源用于向银/四氧化三钴/玻纤布复合材料输入电流，使所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料在与挥发性有机物接触时，能够将挥发性有机物催化降解；优选的，所述挥发性有机物包括甲醛。
9.根据权利要求8所述的空气净化器件，其特征在于；所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料相对的两端设置有电极，所述电源装置通过电极与所述银/四氧化三钴/玻纤布复合材料电连接。
10.一种空气净化方法，其包括：
提供如权利要求7-9中任一项所述的空气净化器件；
使银/四氧化三钴/玻纤布复合材料与携带挥发性有机物的空气接触，并以电源向银/四氧化三钴/玻纤布复合材料输入电流，从而将至少部分的挥发性有机物催化降解；优选的，所述挥发性有机物包括甲醛。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100300984A1 (en) * 2009-05-27 2010-12-02 Kastner James R Nanostructured Carbon Supported Catalysts, Methods Of Making, And Methods Of Use
CN103982949A (zh) * 2014-05-30 2014-08-13 东南大学 带臭氧去除装置的防pm2.5两用新风空气净化机
TW201509506A (zh) * 2013-07-05 2015-03-16 Nitto Denko Corp 用於分解污染物之過濾元件、用於分解污染物之系統及使用該系統之方法
CN106391045A (zh) * 2016-08-29 2017-02-15 浙江工业大学 一种基于四氧化三钴阵列的负载型贵金属催化剂的制备和用途
KR20180113687A (ko) * 2017-04-07 2018-10-17 한소 주식회사 배기가스 정화용 촉매의 제조방법
CN109999658A (zh) * 2019-05-08 2019-07-12 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 电驱动催化反应装置及其应用
CN110248828A (zh) * 2017-02-02 2019-09-17 乐金华奥斯有限公司 空气过滤器及包括其的空气净化模块
US20200122128A1 (en) * 2018-10-19 2020-04-23 Korea Institute Of Energy Research Method for producing aliphatic linear primary alcohols
CN111359625A (zh) * 2020-04-23 2020-07-03 中国科学院地球环境研究所 一种碳复合纳米四氧化三钴基甲醛常温催化剂及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100300984A1 (en) * 2009-05-27 2010-12-02 Kastner James R Nanostructured Carbon Supported Catalysts, Methods Of Making, And Methods Of Use
TW201509506A (zh) * 2013-07-05 2015-03-16 Nitto Denko Corp 用於分解污染物之過濾元件、用於分解污染物之系統及使用該系統之方法
CN103982949A (zh) * 2014-05-30 2014-08-13 东南大学 带臭氧去除装置的防pm2.5两用新风空气净化机
CN106391045A (zh) * 2016-08-29 2017-02-15 浙江工业大学 一种基于四氧化三钴阵列的负载型贵金属催化剂的制备和用途
CN110248828A (zh) * 2017-02-02 2019-09-17 乐金华奥斯有限公司 空气过滤器及包括其的空气净化模块
KR20180113687A (ko) * 2017-04-07 2018-10-17 한소 주식회사 배기가스 정화용 촉매의 제조방법
US20200122128A1 (en) * 2018-10-19 2020-04-23 Korea Institute Of Energy Research Method for producing aliphatic linear primary alcohols
CN109999658A (zh) * 2019-05-08 2019-07-12 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 电驱动催化反应装置及其应用
CN111359625A (zh) * 2020-04-23 2020-07-03 中国科学院地球环境研究所 一种碳复合纳米四氧化三钴基甲醛常温催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KE WANG ET AL: "Co3O4 nanowires@MnO2 nanolayer or nanoflakes core–shell arrays for high-performance supercapacitors", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 *
尹华平 等: "Co3O4/Ag/PI复合薄膜的制备及光催化性能研究", 《北京服装学院学报》 *

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