CN113019448A - 一种具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料，包括聚氨酯泡沫及附着在所述聚氨酯泡沫上的光催化剂。本发明所述的具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料保持了传统载体比表面积大、化学惰性等特点，同时具有价格低廉、轻质等优势。由于此类材料的多孔性，可以增加光催化反应活性位点数量以及粉体光催化剂的负载面积，使得光催化活性得以提高。在制备过程中采用浸渍法制得，仪器设备要求较低，浸渍液溶剂选择无水乙醇更容易使粉体光催化剂与PU骨架接触，经过后期真空干燥陈化后光催化剂附着更加均匀牢固。
Description
技术领域
本发明属于光催化涂层材料应用技术领域，尤其是涉及一种具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料。
背景技术
自1976年Carey等研究了光催化技术在污水处理等方面的应用，就此开辟了光催化在环保领域的应用前景。随后Frank和Bard首次提出了光照Ti02可以应用在污水处理领域，实现了光催化降解污染物。在后来的一段时间内，科研工作者就围绕半导体光催化技术在环保领域的应用展开了广泛的研究，并不断拓宽应用范围。光催化技术在环境治理方面变为热点，尤其是在污水处理领域，但在气固相光催化处理领域应用较少。一方面是由于粉体光催化剂的固定技术不够完善，另一方面则是合适载体的选择，这些问题制约了光催化在有机废气净化、恶臭控制，尤其是空气消毒等领域的应用前景。
近年来研究人员常用的粉体光催化剂载体主要有：泡沫镍、不锈钢丝网、蜂窝状的陶瓷材料、多孔活性炭、硅胶、沸石分子筛、玻璃纤维等，这些载体已在污水治理与空气净化方面有了较多的应用尝试。对于气固相光催化降解而言，粉体催化剂负载方法很多，主要以不涉及化学反应的浸渍法和粘结剂法，及前驱体经过一系列物化转变再沉积的烧结法、溶胶-凝胶法、离子交换法等为主。然而现有技术中，粉体催化剂烧结固定后易脱落、粘结剂部分残留堵孔、溶胶-凝胶制备固定活性较差等问题使得气固相光催化应用较为狭窄。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料，同时提供其制备方法，以解决粉体光催化剂的固定问题，使光催化涂层有效、稳定的工作。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料，包括聚氨酯泡沫及附着在所述聚氨酯泡沫上的光催化剂。
进一步的，所述光催化剂为暴露{001}晶面锐钛矿型TiO2纳米片掺杂MXene复合光催化剂。
具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、预处理：
(1)将光催化剂溶于无水乙醇，超声处理后得到光催化剂分散均匀且无沉淀的光催化剂溶液；
(2)将聚氨酯泡沫先后浸泡于去离子水和无水乙醇中超声处理，重复多次浸泡和超声处理后，干燥；
步骤二、载体浸渍与干燥：
(1)将预处理后的聚氨酯泡沫浸渍于光催化剂溶液中，反复多次浸渍、提拉后，干燥；
(2)重复执行步骤二(1)至少1次，得到具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料。
进一步的，所述步骤一(1)中，光催化剂溶液中光催化剂的质量分数为0.1％～5％。
进一步的，所述步骤一(1)中，超声处理的时间为10～30min。
进一步的，所述步骤一(2)中，聚氨酯泡沫在去离子水和无水乙醇中均浸泡超声处理3次，每次超声处理的时间为10min；干燥条件为在60℃下真空干燥48h。
进一步的，所述步骤二(1)中，预处理后的聚氨酯泡沫的浸渍时间为10min，浸渍结束后以5cm/min的速度提拉脱离光催化剂溶液后，再重复浸渍、提拉操作15次。
进一步的，所述步骤二(1)中，干燥条件为在50～70℃，真空干燥48h。
进一步的，所述步骤二(2)中，重复执行步骤二(1)1～15次。
相对于现有技术，本发明所述的具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料具有以下优势：
(1)本发明所述的具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料保持了传统载体比表面积大、化学惰性等特点，同时具有价格低廉、轻质等优势。由于此类材料的多孔性，可以增加光催化反应活性位点数量以及粉体光催化剂的负载面积，使得光催化活性得以提高。
(2)本发明所述的具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料在制备过程中采用浸渍法制得，仪器设备要求较低。由于有机聚氨酯具有疏水亲有机溶剂的特性，浸渍液溶剂选择无水乙醇更容易使粉体光催化剂与PU骨架接触，经过后期真空干燥陈化后光催化剂附着更加均匀牢固。
(3)本发明所述的具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料与传统室内暖通空调系统中配备的具有紫外光催化活性的金属过滤网不同，聚氨酯泡沫质地柔软、易弯折，可根据反应器实际情况选择泡膜厚度，在空气净化领域中应用可满足具有不同形状腔室反应器的需求。
(4)本发明所述的具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料不仅能够应用于暖通空调系统，解决传统过滤网由于长时间使用而导致的细菌增殖、二次扩散等问题，还能够用于有机废气治理、臭气除味、空气消毒抗菌等领域。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料，包括聚氨酯泡沫及附着在聚氨酯泡沫上的光催化剂，其中光催化剂为市售Degussa P25型TiO2催化剂。
制备具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料：
步骤一、预处理：
(1)将光催化剂溶于无水乙醇中，超声处理30min后得到光催化剂分散均匀且无沉淀的光催化剂溶液，其中光催化剂溶液中光催化剂的质量分数为5％；
(2)将聚氨酯泡沫先后浸泡在去离子水、无水乙醇中利用细胞破碎仪在功率为300W条件下超声10min，各三次，在60℃条件下真空干燥48h后备用；
步骤二、载体浸渍与干燥：
(1)将预处理后的聚氨酯泡沫浸渍于光催化剂溶液中，浸渍时间为10min，浸渍结束后以5cm/min的速度提拉脱离光催化剂溶液后，再重复浸渍、提拉操作15次；将聚氨酯泡沫从光催化剂溶液中取出，真空干燥48h，干燥温度控制在70℃；
(2)重复执行步骤二(1)1次，得到具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料1号样品。
实施例2
具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料，包括聚氨酯泡沫及附着在聚氨酯泡沫上的光催化剂，其中光催化剂为市售Degussa P25型TiO2催化剂。
制备具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料：
步骤一、预处理：
(1)将光催化剂溶于无水乙醇中，超声处理20min后得到光催化剂分散均匀且无沉淀的光催化剂溶液，其中光催化剂溶液中光催化剂的质量分数为1％；
(2)将聚氨酯泡沫先后浸泡在去离子水、无水乙醇中利用细胞破碎仪在功率为300W条件下超声10min，各三次，在60℃条件下真空干燥48h后备用；
步骤二、载体浸渍与干燥：
(1)将预处理后的聚氨酯泡沫浸渍于光催化剂溶液中，浸渍时间为10min，浸渍结束后以5cm/min的速度提拉脱离光催化剂溶液后，再重复浸渍、提拉操作15次；将聚氨酯泡沫从光催化剂溶液中取出，真空干燥48h，干燥温度控制在60℃；
(2)重复执行步骤二(1)5次，得到具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料2号样品。
实施例3
具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料，包括聚氨酯泡沫及附着在聚氨酯泡沫上的光催化剂，其中光催化剂为市售Degussa P25型TiO2催化剂。
制备具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料：
步骤一、预处理：
(1)将光催化剂溶于无水乙醇中，超声处理10min后得到光催化剂分散均匀且无沉淀的光催化剂溶液，其中光催化剂溶液中光催化剂的质量分数为0.1％；
(2)将聚氨酯泡沫先后浸泡在去离子水、无水乙醇中利用细胞破碎仪在功率为300W条件下超声10min，各三次，在60℃条件下真空干燥48h后备用；
步骤二、载体浸渍与干燥：
(1)将预处理后的聚氨酯泡沫浸渍于光催化剂溶液中，浸渍时间为10min，浸渍结束后以5cm/min的速度提拉脱离光催化剂溶液后，再重复浸渍、提拉操作15次；将聚氨酯泡沫从光催化剂溶液中取出，真空干燥48h，干燥温度控制在50℃；
(2)重复执行步骤二(1)15次，得到具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料3号样品。
对实施例1到3得到的样品1～3进行负载率测试，测试结果见表1。
表1
由表1可知，样品1光催化剂的负载率为5.73％，样品2光催化剂的负载率为4.65％，样品3光催化剂的负载率为2.96％，均有良好的负载效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料，其特征在于：包括聚氨酯泡沫及附着在所述聚氨酯泡沫上的光催化剂。
2.根据权利要求1所述的具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料，其特征在于：所述光催化剂为暴露{001}晶面锐钛矿型TiO2纳米片掺杂MXene复合光催化剂。
3.权利要求1或2所述的具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、预处理：
(1)将光催化剂溶于无水乙醇，超声处理后得到光催化剂分散均匀且无沉淀的光催化剂溶液；
(2)将聚氨酯泡沫先后浸泡于去离子水和无水乙醇中超声处理，重复多次浸泡和超声处理后，干燥；
步骤二、载体浸渍与干燥：
(1)将预处理后的聚氨酯泡沫浸渍于光催化剂溶液中，反复多次浸渍、提拉后，干燥；
(2)重复执行步骤二(1)至少1次，得到具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料。
4.根据权利要求3所述的具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料的制备方法，其特征在于：所述步骤一(1)中，光催化剂溶液中光催化剂的质量分数为0.1％～5％。
5.根据权利要求3所述的具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料的制备方法，其特征在于：所述步骤一(2)中，聚氨酯泡沫在去离子水和无水乙醇中均浸泡超声处理3次，每次超声处理的时间为10min；干燥条件为在60℃下真空干燥48h。
6.根据权利要求3所述的具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料的制备方法，其特征在于：所述步骤二(1)中，预处理后的聚氨酯泡沫的浸渍时间为10min，浸渍结束后以5cm/min的速度提拉脱离光催化剂溶液后，再重复浸渍、提拉操作15次。
7.根据权利要求3所述的具有光催化活性的聚氨酯泡沫空气消毒填料的制备方法，其特征在于：所述步骤二(1)中，干燥条件为在50～70℃，真空干燥48h。
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2021
- 2021-03-11 CN CN202110264476.6A patent/CN113019448A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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