一種空氣淨化材料及其製備工藝的製作方法
2023-05-24 22:39:46 1
專利名稱：一種空氣淨化材料及其製備工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及到空氣淨化材料及其製備工藝，尤其是一種導電材料/活性炭/納米光催化劑空氣淨化材料及其製備工藝。
二
背景技術：
隨著大氣汙染的加劇和室內裝飾、裝璜的普及，室內空氣汙染對人類造成的危害越來越嚴重，治理汙染已成為人們倍受關注的課題。室內空氣汙染物主要是揮發性有機化合物(VOCs)、粉塵顆粒物和微生物，其中VOCs是主要汙染物。從空氣中除去VOCs的方法一般有吸收、吸附、催化焚燒等，但這些方法都有一定的局限性。而普遍使用的活性炭吸附法有諸多優勢，並且為了滿足各種需要，人們可以利用活性炭顆粒或者把活性炭顆粒附著在載體上，製作淨化設備應用。但是無論哪種形式，都存在著活性炭達飽和吸附狀態後，需要再生才能恢復其吸附功能等缺點，影響到淨化效果。
以半導體為催化劑，利用光催化的方法氧化降解空氣中的VOCs是近年來日益受到重視的一項新技術。但是單一的汙染物在空氣中的濃度極低，使光催化降解速率較慢；另外，在光催化過程中，將汙染物淨化要經過許多中間步驟，有的會生成有害的中間產物。因而，納米光催化技術在實際應用中受到了限制。
三
發明內容
本發明的目的是克服現有的淨化材料存在的缺點，以導電材料為載體，將活性炭和光催化材料相結合，提供一種空氣淨化效果良好，綜合環保性能優良、安裝使用方便，應用範圍廣闊的空氣淨化材料及其製備工藝。
本發明的技術方案是以導電材料為載體，其表面上附著活性炭塗層；在附著活性炭塗層的導電材料上再塗覆光催化材料複合塗層。
在附著活性炭塗層的導電材料上再塗覆光催化材料複合塗層的製備工藝是(1)製備光催化劑水溶液在pH值為5～11的水中，加入分散劑，待其完全溶解後，加入光催化劑，攪拌、超聲分散0.2～2小時，靜置0.25～2小時，成為光催化劑水溶液；所加入物質的質量比為光催化劑∶水∶分散劑＝1∶5～1000∶0.2％～10％；(2)用噴塗或浸塗或刷塗的方法，將配置好的光催化劑水溶液塗覆在導電材料表面的活性炭塗層上，再進行乾燥；(3)然後經50～200℃燒結0.5小時。
構成在表面上有活性炭塗層的導電材料上再附著光催化材料複合層材料。
其中光催化劑包括二氧化鈦、氧化鋅、硫化鋅、二氧化錫、氧化鈰，氧化鉬、鈣鈦礦型化合物、尖晶石型化合物，及上述材料的複合材料；導電材料包括具有蜂窩狀結構、網狀結構、平板結構、泡沫狀的金屬材料或者具有導電性質的高分子聚合物。
通過以上工藝製備的，以導電材料為載體，其表面附著活性炭/納米光催化材料複合層空氣淨化材料，不但保持了活性炭的吸附能力，而且利用活性炭的吸附將空氣中濃度較低的汙染物富集，提高了光催化劑對汙染物的降解能力，加快了有害物質的分解速度，同時光催化劑對活性炭吸附的汙染物的降解，恢復了活性炭的吸附能力，優化了淨化效果。本發明以導電材料為載體，其優點為在一定的偏壓下，能提高紫外照射光催化劑產生的電子和空穴的壽命，從而提高了光催化的降解效率。並且所發明材料的製備工藝簡單，便於操作，易於工業化生產。
四
圖1為本發明結構示意圖的剖視圖；圖2為本發明應用在空氣淨化器中的結構示意圖；圖3為本發明應用在空氣淨化模塊中的結構示意圖。
附圖標記1、表面附著活性炭/納米光催化材料複合塗層的導電材料 1-1、導電材料本體1-2、活性炭塗層 1-3、納米光催化材料塗層 2、導電材料或蒸發器 3、紫外燈 4、恆壓裝置 5、殼體 6、風機 7、出風口 8、進風口 9、濾網 10、靜電除塵裝置五
具體實施例方式結合附圖詳細敘述本發明的實施過程如下實施例1如圖1所示導電材料1選用鋁蜂窩為載體，在表面上附著活性炭塗層1-2的導電材料鋁蜂窩1-1上，再塗覆納米光催化材料複合塗層1-3，構成附著活性炭/光催化材料複合塗層的鋁蜂窩空氣淨化材料。
在附著活性炭塗層的鋁蜂窩上再塗覆光催化材料複合塗層的製備工藝是稱取0.010g分散劑十二烷基苯磺酸鈉加入到pH為8.0的250ml(即250g)的水中，待其完全溶解後，加入25g二氧化鈦粉體，攪拌。超聲分散1小時，靜置1小時，製成光催化劑水溶液。將上述配置好的光催化劑水溶液均勻噴灑或浸塗於附著活性炭塗層的鋁蜂窩表面，塗覆完畢之後，自然晾乾；再用180℃燒結0.5小時，在鋁蜂窩材料表面形成活性炭/光催化材料複合塗層材料。
實施例2如圖1所示導電材料1選用網狀結構的銅絲網為載體，在表面上附著活性炭塗層1-2的導電材料銅絲網1-1上，再塗覆納米光催化材料複合塗層1-3，構成附著活性炭/光催化材料複合塗層的銅絲網淨化材料。
在附著活性炭塗層的銅絲網上再塗覆光催化材料複合塗層的製備工藝是稱取0.200g分散劑三乙醇胺加入到pH為5.0的2400ml(即2400g)的水中，待其完全溶解後，加入2.5g氧化鋅粉體，攪拌。超聲分散1.5小時，靜置1.5小時，製成光催化劑水溶液。將附著活性炭塗層的銅絲網浸漬於上述配置好的光催化劑水溶液中，使其浸塗均勻，提拉，然後自然晾乾；再用120℃燒結0.5小時，在銅絲網材料表面形成活性炭/光催化材料複合塗層材料。
實施例3導電材料1選用鋼板為載體，在表面上附著活性炭塗層1-2的導電材料鋼板1-1上，再塗覆納米光催化材料複合塗層1-3，構成附著活性炭/光催化材料複合塗層的鋼板淨化材料。
在附著活性炭塗層的鋼板上再塗覆光催化材料複合塗層的製備工藝是稱取0.25g分散劑吐溫-80加入到pH為10.0的500ml(即500g)的水中，待其完全溶解後，加入25g硫化鋅粉體，攪拌，超聲分散0.3小時，靜置0.3小時，製成光催化劑水溶液。將上述配置好的光催化劑水溶液刷塗在附著活性炭塗層的鋼板上，自然晾乾；再用160℃燒結0.5小時，在鋼板材料表面形成活性炭/光催化材料複合塗層材料。
實施例4導電材料1選用泡沫導電聚乙烯為載體，在表面上附著活性炭塗層1-2的泡沫導電聚乙烯1-1上，再塗覆納米光催化材料複合塗層1-3，構成附著活性炭/光催化材料複合塗層的泡沫導電聚乙烯。
在附著活性炭塗層的泡沫導電聚乙烯上再塗覆光催化材料複合塗層的製備工藝是
稱取0.25g分散劑六偏磷酸鈉加入到pH為7.0的500ml(即500g)的水中，待其完全溶解後，加入25g銀摻雜的二氧化鈦的複合粉體，攪拌。超聲分散1小時，靜置0.3小時，製成光催化劑水溶液。將附著活性炭塗層的泡沫導電聚乙烯浸漬於上述配置好的光催化劑水溶液中，使其浸塗均勻，提拉，然後自然晾乾；再用60℃燒結0.5小時，在泡沫導電聚乙烯材料表面形成活性炭/光催化材料複合塗層材料。
實施例5本發明應用於獨立的空氣淨化裝置中的實例。
如圖2所示將附著納米二氧化鈦的活性炭鋁蜂窩1、紫外燈3、導電材料鋼板或導電玻璃2、恆壓裝置4，同風機6一起安裝在殼體5內，殼體5上有進風口8和出風口7，恆電壓裝置4連接在附著納米二氧化鈦的活性炭鋁蜂窩1和導電材料鋼板或導電玻璃2之間；紫外燈3安裝在附著納米二氧化鈦的活性炭鋁蜂窩1一側；構成獨立的基於光催化功能的多重空氣淨化裝置。在殼體內還可安裝靜電除塵裝置5或濾網6。
該空氣淨化裝置的運行過程紫外燈2、恆壓裝置4均處於打開狀態。啟動風機6，使其轉動，汙濁空氣由進風口8進入空氣淨化裝置，經過濾網9，除去顆粒較大的灰塵，進入到靜電除塵裝置10。從靜電除塵裝置10出來的空氣，進入到納米光催化裝置中。氣體繼續通過附著納米二氧化鈦的活性炭鋁蜂窩1，活性炭鋁蜂窩能夠有效的吸附汙染物，對空氣中極低濃度的汙染物進行快速的吸附淨化和表面富集，加快了光催化降解反應的速率，抑制了中間產物的釋放，提高了汙染物完全氧化的效率。同時被活性炭鋁蜂窩吸附的汙染物向納米二氧化鈦表面遷移，實現活性炭鋁蜂窩的原位再生，延長使用壽命。汙濁空氣經過附著納米二氧化鈦的活性炭鋁蜂窩1的吸附、降解後，淨化過的新鮮空氣由出風口7排到室內。
實施例6如圖3所示本發明應用在空調機或者冰箱的淨化裝置中。將附著納米氧化鋅的活性炭銅絲網1、紫外燈3、導電材料鋼絲網2、恆壓裝置4，同風機6一起安裝在殼體2內，殼體2上有進風口8和出風口7，恆電壓裝置4連接在附著納米氧化鋅的活性炭銅絲網1和導電材料鋼絲網2之間；紫外燈3安裝在附著納米氧化鋅的活性炭銅絲網1一側；在殼體內還可安裝靜電除塵裝置10或濾網9。
將安裝了本發明材料的空氣淨化裝置安裝在空調的室內機進風口或者冰箱的冷藏室內，紫外燈3、恆壓裝置4均處於打開狀態。啟動風機6，使其轉動，汙濁空氣由進風口8進入空調，經過濾網9，除去顆粒較大的灰塵，進入到靜電除塵裝置10；從靜電除塵裝置出來的空氣，進入到納米光催化裝置中，氣體繼續通過附著納米氧化鋅的活性炭銅絲網1，活性炭銅絲網能夠有效的吸附汙染物，對空氣中極低濃度的汙染物進行快速的吸附淨化和表面富集，加快了光催化降解反應的速率，抑制了中間產物的釋放，提高了汙染物完全氧化的效率。同時被活性炭銅絲網吸附的汙染物向納米氧化鋅表面遷移，實現活性炭銅絲網的原位再生，延長使用壽命。汙濁空氣經過附著納米氧化鋅的活性炭銅絲網1的吸附、降解後，淨化過的新鮮空氣由出風口7排到室內或者冰箱的冷藏室內。
權利要求
1.一種空氣掙化材料，以導電材料為載體，表面上有活性炭塗層，其特徵為在活性炭塗層上再塗覆光催化材料複合塗層。
2.一種空氣淨化材料的製備工藝，其特徵為工藝製備過程是(1)製備光催化劑水溶液在pH值為5～11的水中，加入分散劑，待其完全溶解後，加入光催化劑，攪拌、超聲分散0.2～2小時，靜置0.25～2小時，成為光催化劑水溶液；所加入物質的質量比為光催化劑∶水∶分散劑＝1∶5～1000∶0.2％～10％；(2)用噴塗或浸塗或刷塗的方法，將配置好的光催化劑水溶液塗覆在導電材料表面的活性炭塗層上，再進行乾燥；(3)然後經50～200℃燒結0.5小時。
3.根據權利要求2所述的一種空氣淨化材料的製備工藝，其特徵為所述的光催化劑包括二氧化鈦、氧化鋅、硫化鋅、二氧化錫、氧化鈰，氧化鉬、鈣鈦礦型化合物、尖晶石型化合物，及上述材料的複合材料。
全文摘要
本發明涉及到空氣淨化材料及其製備工藝，尤其是一種導電材料/活性炭/納米光催化劑空氣淨化材料及其製備工藝。是以導電材料為載體，在附著活性炭塗層的導電材料上再塗覆光催化材料複合塗層構成。製備工藝是先在pH值為5～11的水中加入分散劑，完全溶解後，加入光催化劑，攪拌、超聲分散0.2～2小時，靜置0.25～2小時，製成光催化劑水溶液；再用噴塗或浸塗或刷塗的方法，將配置好的光催化劑水溶液塗覆在導電材料表面的活性炭塗層上，乾燥後經50～200℃燒結0.5小時製成。該材料，淨化效果良好，綜合環保性能優良、安裝使用方便，應用範圍廣闊；工藝簡單，便於操作，易於工業化生產。
文檔編號A61L9/22GK101081304SQ20071001510
公開日2007年12月5日 申請日期2007年6月29日 優先權日2007年6月29日
發明者劉曦旻, 王成豔, 冉祥成, 張文華, 臧傳梅 申請人:山東海信商業有限公司