CN1760122A

CN1760122A - 多组份复合纳米炭制品及其制备方法

Info

Publication number: CN1760122A
Application number: CN 200410085467
Authority: CN
Inventors: 潘春光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-19

Abstract

本发明涉及一种经过纳米改性的炭制品，尤指竹炭，白炭，活性炭等及其炭制成品之纳米改性。该炭制品先经水清洗，沥干，再经由复合纳米混和的悬浆溶液处理后，沥滤，烘干，或经高温焙烧既得此制成品。该发明开创性的把炭制品的吸附功能与光催化及载银锌杀菌等工艺完美结合到一起。而产生出一种全新之产品，使炭制品固有缺陷如吸附能力强但会自然衰退，抑菌能力微弱，速度慢且无自洁去污等性能得到质的改善，尤在可见光乃至微光时也有显著的抗菌，除味之能力。本发明制备简单，为一更新换代之佳品。

Description

多组份复合纳米炭制品及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种多组份复合纳米炭制品，尤其是应用于天然空气净化当中的制品，如竹炭、木炭、活性炭及炭雕，炭工艺品等具备光触媒，抗菌，分解有机物，自洁等功能的多组份复合纳米炭制品及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，环境的污染也日趋严重，特别是居家环境更因使用各种的现代化工业生产品而导致各种污染源的侵蚀，从而对人体的危害越发严重，会引起神经系统机能下降，这些因室内空气污染所造成的不适症已被世界卫生组织称为厌恶建筑物综合症。由此人们开始重视应用除污工具，如去醛剂、除臭剂、卫生丸，还有所谓的离子发生器，臭氧发生器，但均因是化学剂或效果不佳而不能满足人们与时俱进地需求，新近重视起来的有环保型竹炭、木炭、活性炭等，其中最引人瞩目的当属竹炭，随着生活型态变迁，竹子从传统的食用、家用层面近来转趋为艺术、文化、保健产业方向上来，竹炭作为一种近几年开发的新产品，用途已极为广泛，涉及到许多应用领域。竹炭不仅仅可作为烧燃料，更重要的是可作为水质净化材料，空气净化材料，果品蔬菜保鲜材料等。由于竹炭炭质细密多孔，比表面积达700M2以上，因而对空气悬浮的有机物，无机物具有强大的吸附能力和具有调湿等方面的效能，在日本韩国与台湾等均已有广泛的普及应用，是目前最佳的、最经济的和最环保的空气清洁器具。

但是，我们在使用是也注意到一个很大的问题：就是随着时间的推移，竹炭原来固有的吸附调湿等功能却日渐衰绝，经过我们研究与电子扫描，这是因为竹炭的吸附能力出现了饱和问题，也即在竹炭使用到一定时间以后，吸附积累在表面的各类微尘污物就会慢慢的渗入、堵塞竹炭的微孔。在微孔内部慢慢牢固垢积直至正常功能完全失效。表明炭化物作为一种空气净化材料虽然对净化空气具有一定的作用，但作用较短、效果有限，属于物理吸附，就算日照、清洗、水煮也无多大效果，反而可能成为另一个污染源。对此人们一直来均无法解决，

而同时我们知道现在光触媒技术已有很广泛的使用范围。特别是在各大厂家生产的白色家电上，于此，我们采用的纳米级和亚纳米的TiO2为主体的光催化剂，克服了一般的光触媒需要光照射才能产生催化作用的不足，高效光触媒组份在微光甚至是无光的状态下同样具有极强的催化分解作用，能对各种有害气体如甲醛、乙醛、乙硫醇等分解为对人体无毒无害的二氧化碳和水，并除去室内恶臭气味，净化空气，同时对细菌、病毒具有极强地抑制和灭杀作用。所选择的锐钛矿相纳米氧化钛最佳平均粒径为3-5nm，不大于10nm，纯度99.5％，因此就算在可见光(波长在400-700nm之间)的作用下也能生成电子--空穴对，由于带正电的空穴具有很强的氧化能力，能够使有机物氧化分解为二氧化碳和水，而有机物初始含有的卤、硫、和氮原子也被分别转化为X-、SO4-PO4-和NO3-等无机盐，从而消除原有的危害性。与此同时光触媒中的锐钛矿相纳米二氧化钛接受光的照射后，发生电子跳跃并产生氢氧自由基，迁跃后的电子不会在瞬间复位，而是可以保持一段时间(1-2天)，所以光触媒并不是在无光的情况下，光催化立即消失，而是在短时间的无光情况下也有效。同时，也由于搀杂了金属离子后光催化的响应波长的范围红移到可见光波长，响应的波长范围也已经变宽！！再者因应用了载银载锌工艺，银锌粒子本身具有的强烈灭菌能效而使炭制品具有多重的催化分解能力。就算长时间的无光照也可具有杀菌、分解有机质等的功效。但光触媒的一个缺点就是不能主动吸附有害物质或吸附能力极弱而只能被动的分解落入到其表面的有机物质。

发明内容

本发明基于上述问题给出了一种新工艺技术，发明的目的就是把具有光触媒纳米材料与纳米银、锌牢固地负载于竹炭等炭制品上，得到一种全新效能的、具有光催化、杀菌、去污、自洁等性能的多组份复合纳米改性炭制品。同时，也成功地解决竹炭等炭制品的吸附饱和问题与自身二次污染问题，也极大的延长了包括竹炭在内的炭制品的使用寿命。经测试表明，可以达到普通产品使用寿命的三到五倍以上。从而在根本上消除了有害有机物对居室环境的污染，有效灭杀病原微生物。

本发明具体采用如下的配置及制备方法：

取适量炭制品，将炭制品用纯水溶液浸泡，清洗，沥干待用。用去离子水配置纳米氧化钛得到悬浆溶液，浓度比例为0.5％-1.5％，其中锐钛矿相纳米TiO2与金红石相纳米TiO2的重量比为4-10∶1之间。再用去离子水配置成浓度为0.05％-0.1％的纳米银溶液，添加(重量份为纳米银与纳米锌之比1∶5-10)纳米锌粉体。搅拌溶解。而后把二者溶液同掺合在一起，加热至摄氏约100度左右，再振荡搅和十来分钟，同时慢慢滴入定量稳定剂，静置1-10小时，后加定量0.75％-1％的分散剂六钠再加以振荡搅拌。把炭制品置于混合溶液中(固液之比为1∶1-5)，用振荡机器振荡搅拌4-24小时，再经沥滤，再加热烘干，既得牢固附有上述纳米粒子之改性炭制品。也可在经沥干后，置于焙烧炉中，经500-700度，烧制5-7小时，取出自然冷却既得炭制成品。

附图说明

图1为本发明方法所制成品经离子减薄后的制成的制成品，进行高分

辨率透射电镜测试，表明纳米颗粒均较均匀分布在制成品表面，符合设计要求。

图2为本发明方法所制成品经激光粒度仪测量观察到的结果，激光粒度仪是一种快速、准确、非接触的粒子尺寸测量仪器。其原理是激光照射到待测粒子上产生光的散射，通过测定散射光能分布利用瑞利散射公式：I＝24？3NV3(n2/1-N2/2)/？4(2/1+N2/2)xIo可计算出被测样品的粒度.经测量表明悬浆溶液的分散性较好。保持了较好的非团聚状态。

具体实施方式如下：

具体实施方式1：

将炭制品用纯水溶液浸泡，洗涤，沥干，待用。

用纯水配置纳米氧化钛溶液，浓度比例为0.5-1.5％，，其中锐钛矿相纳米TiO2与纯金红石相纳米TiO2的重量比为4-10∶1之间用去离子水配置成浓度为0.05％的纳米银溶液，后再用去离子水配置成浓度为0.05％--0.1％的纳米银溶液，添加(重量份为纳米银与纳米锌之比1∶5-10)纳米锌粉体.搅拌溶解。而后把二者溶液同掺合在一起加热至摄氏约100度左右，再振荡搅和十来分钟，同时慢慢滴入定量稳定剂，静置1-10小时，后加粉液比为0.75％的分散剂再振荡搅拌。采用浸渍提拉法将炭制品置于混合溶液中(固液之比为1∶1-5)用振荡机器振荡搅拌4小时，再经沥滤，真空低温烘干，既得牢固附有上述纳米颗粒之改性炭制品。

具体实施方式2：

将炭制品先用稀硝酸洗涤后，用纯水浸泡，清洗，沥干待用。

用纯水配置纳米氧化钛溶液，浓度比例为0.5，其中锐钛矿相纳米TiO2与纯金红石相纳米TiO2的重量比为8∶1，用去离子水配置成浓度为0.1％的纳米银溶液，添加(重量份为纳米银与纳米锌之比1∶5-10)纳米锌粉体。搅拌溶解。而后把二者溶液同掺合在一起加热至摄氏约100度左右，再振荡搅和十来分钟，同时慢慢滴入定量稳定剂，静置1-10小时，后加粉液比为1.5％的分散剂，振荡搅拌。采用浸渍提拉法将炭制品置于混合溶液中(固液之比为1∶1-5)用超声波机振荡搅拌4-24小时，再取出经沥滤，真空低温烘干，既得牢固附有上述纳米颗粒之改性炭制品。

具体实施方式3：

将炭制品用纯水溶液浸泡，洗涤，沥干，待用。

用去纯水配置纳米氧化钛溶液，浓度比例为0.5，其中锐钛矿相纳米TiO2与纯金红石相纳米TiO2的重量比为10∶1，用去离子水配置成浓度为0.05％的纳米银溶液，添加(重量份为纳米银与纳米锌之比1∶5-10)纳米锌粉体。搅拌溶解。而后把二者溶液同掺合在一起加热至摄氏约100度左右，再振荡搅和十来分钟静置1-10小时，加0.75％量的分散剂振荡搅拌。同时慢慢滴入稳定剂，采用喷雾法将炭制品用预先配置好的混合溶液(固液之比为1∶1-5)喷涂，反复多次，再经沥干，放于耐压容器里，加热100-150度，经过5-10小时后取出烘干，既得牢固附有上述纳米颗粒之改性炭制品。

具体实施方式4：

将炭制品用纯水溶液浸泡，洗涤，沥干，待用。

用去纯水配置纳米氧化钛溶液，浓度比例为0.5，其中锐钛矿相纳米TiO2与纯金红石相纳米TiO2的重量比为8∶1，用去离子水配置成浓度为0.05％的纳米银溶液，添加(重量份为纳米银与纳米锌之比1∶5-10)纳米锌粉体.搅拌溶解。而后把二者溶液同掺合在一起加热至摄氏约100度左右，再振荡搅和十来分钟，静置1-10小时后加比重为0.75％的分散剂再振荡搅拌。同时慢慢滴入定量稳定剂采用浸渍法将炭制品用浸入预先配置好的混合溶液(固液之比为1∶1-5)中，再沥干，置于焙烧炉中，经500-700度烧制5-7小时，取出自既得制成品。

Claims

1.本发明涉及一种多组份复合纳米炭制品，其特征是：取适量炭制品经去离子水浸泡，清洗，沥干，再经由复合纳米混和悬浆溶液浸渍处理，同时置于高频震动器中震荡4-24小时，最后取出，经沥干，真空烘干，得牢固附有复合纳米颗粒的改性炭制品。或在沥干后再经由焙烧炉以500-700度的温度焙烧5-7个小时，而后取出自然凉温，即得多组份复合纳米炭制成品。

2.根据权利1所述的一种多组份复合纳米炭制品，其特征在于：炭制品是指经高温烧结后的竹炭，木炭，活性炭与炭纤维及织物，炭布等，及它们的加工制成品：如竹炭工艺品，木炭工艺品活性炭工艺品，以及活性炭粉以成型技术压成的炭雕等，也可是颗粒炭、片状炭、粉末炭、筒状炭、侑长炭、竹屑炭之制成品。

3.根据权利1所述的一种多组份复合纳米炭制品，其特征在于：经特定工艺处理后的炭制品，在其表层及空隙可渗透处均匀负载与牢固吸附有多种高活性的多组份复合金属纳米颗粒。

4.根据权利2所述的一种多组份复合纳米炭制品，其特征在于：更进一步的，在炭纤维及织物，炭布及其制成品中可以有再添入一定比例的具有远红外效应的颗粒或超细粉体，如纳米级的Al2O3，SiO2，SbO，ZrO2等氧化物的组合物。也可添加入具有磁疗作用的磁性物质。

5.根据权利1所述的一种多组份复合纳米炭制品，其特征在于：复合纳米是指含有纳米TiO2，纳米Ag，和纳米Zn之组份。也可包括其它的Au Cu等金属纳米粒子。

6.根据权利5所述的一种多组份复合纳米炭制品，其特征在于：其中纳米TiO2包含有平均粒径为3-10nm的锐钛矿相纳米TiO2与均粒径为10-40nm的金红石相纳米TiO2两种。纳米Ag在100nm以下，纳米Zn的颗粒平均直径在10-50nm之间。

7.根据权利4所述的一种多组份复合纳米炭制品，其特征在于：其中纳米TiO2也可以是纳米硅基氧化钛或氧化钛纳米晶须。

8.根据权利1所述的一种多组份复合纳米炭制品，其制备方法：

(1)：将炭制品用去离子水溶液浸泡，清洗，沥干，待用。

(2)：用去离子水配置纳米氧化钛得到悬浆溶液，浓度比例为0.5％-1.5％，其中锐钛矿相纳米TiO2与金红石相纳米TiO2的重量比为4-10∶1之间。再用去离子水配置成浓度为0.05％--0.1％的纳米银溶液，添加(重量份为纳米银与纳米锌之比1∶5-10)纳米锌粉体.搅拌均匀，而后把二者溶液同掺合在一起，加热至摄氏约100度左右，再振荡搅和十来分钟，同时慢慢滴入定量稳定剂，静置1-10小时，后加0.75％-1％的分散剂六钠予振荡搅拌。

(3)：把炭制品置于混合溶液中(固液之比为1∶1-5)，用振荡机器振荡搅拌4-24小时，再经沥滤，再加热烘干，既得牢固附有上述纳米粒子之改性炭制品。

(4)：也可把炭制品放入盛有混合溶液(固液之比为1∶1-5)的耐压容器里(最好真空状态)加热100-150度，经4-10小时后，再沥滤及烘干既得牢固附有上述纳米颗粒之改性炭制品。

(5)：也可再把上述经烘干之炭制品置于焙烧炉内500-700度温度焙烧5-7个小时，而后取出自然凉温，即得制成品。