[发明专利]基于可见光的高活性空气净化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护领域中室内空气及大气净化的净化剂及制备方法，具体涉及一种基于可见光的高活性空气净化剂及其制备方法。

背景技术

进入21世纪后，环境污染的控制和治理是人类社会面临和亟待解决的重大课题，而纳米技术的高速发展，为纳米光催化技术的应用提供了极好的机遇。在众多环境污染治理技术中，以半导体氧化物为催化剂的多相光催化反应过程以其在室温、深度反应、可直接利用太阳光作为光源来活化催化剂及驱动氧化还原反应等独特性能而成为一种理想的环境污染治理技术。

光催化技术利用具有光催化活性的半导体材料在光照下激发出的电子和空穴对参与光化学反应完成对有害气体的降解。当TiO₂半导体被以波长λ＜385nm的光线照射时，价带上的电子被激发跃迁至导带，在价带上产生空穴(h⁺)，在导带上产生电子(e^-)，光生空穴具有很强的氧化性，可把吸附于半导体颗粒表面的物质氧化成高价物质，而电子具有还原性，能够把半导体表面吸附的电子受体还原。通常半导体粒子尺寸越小时，电子与空穴迁移到表面的时间越小，复合的几率越小；同时粒子尺寸越小、比表面积越大，越有利于反应物的吸附，从而增大反应几率。就光催化反应来说，关键在于提高光催化反应的活性和选择性，提高光量子产率，将其激发波长扩展到可见光区，提高光能利用率。随着研究的深入，化工载体的一些观点也渗入到光催化氧化中，由于载体具有的强烈吸附作用，可提高有机物污染物在催化剂表面的富集浓度，从而在载体/光催化剂界面附近创造一个局部污染物浓度较高的“小环境”，增大了污染物与光催化剂的接触几率，使有机污染物的矿化速率得到提高。ATP是一种具有链层状结构的含水镁铝硅酸盐矿物，它具有吸附性好、离子交换能力强等特点，并且具有较大的内、外表面积。ATP的层链状结构可分为三层，上下两层是硅氧四面体结构，中间是一层镁氧八面体结构。ATP内部层间的两性作用力导致了层链间存在大于1nm的层间隙，通过ATP较强的离子交换特性以及其它工艺手段，可制备出分子级复合净化剂。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于可见光的高活性空气净化剂及其制备方法，采用该制备方法得到的净化剂，安全可靠，能有效改善日益恶化的室内外环境，减少疾病的发生，可广泛应用于家居、餐饮、医院和办公室等场所。

本发明的技术解决方案是：该净化剂包括ATP、SnO₂、TiO₂，是以ATP为基体层、SnO₂为中间过渡层、TiO₂为包覆层的层状复合结构。

本发明的基于可见光的高活性空气净化剂的制备方法，首先，凹凸棒石粘土矿物经选矿、粉碎、过筛、提纯得到凹凸棒石粘土粉体ATP；然后，分别制备SnO₂及TiO₂溶胶；其次，ATP与SnO₂进行复合，得到ATP/SnO₂单一复合体；最后，再将ATP/SnO₂单一复合体与TiO₂进行二次复合，得高活性的ATP/SnO₂/TiO₂纳米复合净化剂。

本发明的基于可见光的高活性空气净化剂的制备方法中，包括以下具体步骤：

(1)凹凸棒石粘土矿物经选矿、粉碎、过筛、提纯得到凹凸棒石粘土粉体；

(2)SnO₂溶胶的制备：将SnCl₂·2H₂O以质量比1∶3.5溶于无水乙醇中，超声振荡得无色透明溶液；再加入丙三醇，丙三醇与氯化锡的质量比为1∶50，超声振荡15min，水浴80～90℃回流浓缩1h，溶液颜色变为淡黄；将此淡黄色溶液置于饱和水蒸汽下5天，使其发生水解与聚合反应；再于40℃水浴下陈化12h，制得桔黄色透明SnO₂溶胶；

(3)TiO₂溶胶的制备：将钛酸丁酯以体积比1∶10搅拌下滴入无水乙醇中，再加入二乙醇胺，二乙醇胺与钛酸丁酯的体积比为1∶8，超声振荡30min；将此溶液密闭保存3天后，加入1/2溶液体积的95％质量浓度的含水酒精，再密闭保存进行成胶化2天，制得均匀透明的TiO₂溶胶；

(4)将ATP粉体以质量比1∶4加入到95％质量浓度的含水酒精中，超声振荡15min进行充分润湿，离心机中离心后静置1h，滤去上层液体得充分润湿的ATP；