[发明专利]一种可控光降解柔性室内空气净化材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属空气净化材料的制备领域，特别是涉及一种可控光降解柔性室内空气净化材 料的制备方法。

背景技术

自20世纪90年代以来，室内空气污染与健康成为各国政府和公众关注的重要环境问题 之一。特别是在我国，随着人民群众物质生活水平的提高，室内装修装饰、大量电器产品 和空调的普及、多种日用化学品的使用，建筑设计风格和中央空调使用导致的居室密闭程 度增加等原因，致使室内产生大量的物理、化学、生物以及放射性污染因素，造成室内空 气质量的严重下降，严重危害人体健康，引起了各界的高度关注。据世界卫生组织调查，室 内可检测出300多种污染物，室内环境空气污染水平一般比室外环境要高出2-5倍，极端情况 下，可超过100倍。而人们90％的时间是室内活动的，尤其是婴儿和未成年小孩，按呼吸量 /体重比计算，他们比成年人呼吸更多空气，故更易接触和吸入更多的室内污染物。这些污 染因素包括有刺激作用的甲醛、氨等有害气体，有致敏作用的微生物和细菌，有致癌作用 的苯、甲苯等。人们长期暴露于这些有毒有害物质下会对人体产生不良影响，甚至引发各 种疾病，因此必须通过空气净化材料净化室内空气。目前室内用净化材料主要有物理净化 材料、化学净化材料、生物净化材料三大类，物理净化材料由于对气体污染物吸附速率快 且温度高时容易发生气体污染物解吸引起二次污染的问题；生物净化材料主要用于抑菌杀 菌领域，并不能有效去除有机污染物，化学净化材料虽然吸附净化效果好，但是吸附净化 速率慢且容易吸附饱和，不能循环使用，容易失效。利用光催化技术和柔性基材相结合制 得的新型可控光降解柔性空气净化功能材料是兼具物理净化和化学净化的优点，具有使用 简单、用途广、净化效果好、使用寿命长等优点，因此柔性空气净化材料具有广泛的应用前 景和发展前景。

柔性空气净化功能材料制备方法主要有三种：(1)是将无定型态的二氧化钛光催化剂 原位生长在柔性高分子基材上，然后再实现二氧化钛的晶型转换。由于柔性高分子基质材 料一般耐热性均比较差，所以二氧化钛的晶型转化要在低温下实现。(2)先制备锐钛矿晶 型的二氧化钛溶胶，然后通过浸轧方法将TiO₂吸附或沉积在柔性高分子基材上。(3)将制 备的锐钛矿型的纳米二氧化钛通过涂层方法整理到柔性基材上。

在已报道的上述三种制备方法中，前两种二氧化钛主要靠氢键吸附在柔性高分子载体 上，与柔性高分子基材之间没有化学键合作用，因此光催化剂的重复使用性能可能会比较 差^[20]。另外涂层方法由于光催化剂被粘合剂包覆，会导致其光催化活性下降。无论哪种方 法，都存在着怎样使柔性材料表面发挥光催化剂功能的问题、有机气体污染物浓度浓度低 情况下光催化剂对其吸附效率低和光催化剂使柔性基材或有机粘合剂氧化降解的问题。特 别是后一个问题，因为光触媒的强氧化力会使纤维或粘合剂自身分解，目前对柔性基材光 氧化降解机理缺乏深入了解，缺乏行之有效的方法来解决这个问题，故其严重制约了柔性 空气净化功能材料的工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可控光降解柔性室内空气净化材料的制备方 法，该制备方法简单，易于操作，适用于工业规模生产，所得可控光降解柔性室内空气净 化材料有效去除室内典型污染物甲醛、苯、甲苯和挥发性有机物等有害物质。

本发明的一种可控光降解柔性室内空气净化材料的制备方法，包括：

(1)配置N-(beta-氨乙基)-gama-氨丙基三甲氧基硅烷和2-甲氧基乙醇为混合液80～ 100mL，向混合液中加入硝酸银，剧烈搅拌直至硝酸银完全分散均匀为止，向上述溶液中 缓慢滴加10～20mL 98％的四异丙醇钛，在剧烈搅拌作用下，逐步滴加80～100mL的2- 甲氧基乙醇和水的混合溶液，静止形成凝胶后，放在真空干燥箱中在65～75℃下烘干60～ 72小时，压力缓慢降至1100～1200Pa，然后温度升高到140～150℃烘干20～24小时，制 的光催化剂粉末。将粉末用去离子水在超声波作用下洗涤3～6h，然后用滤纸过滤，将过 滤后粉末用去离子水和甲醇混合溶液水洗2～3次，过滤，将过滤后的粉末放在鼓风烘箱 中40～50℃下干燥1～2小时，将干燥后的粉末放在马弗炉中煅烧，升温速率为1～2℃ /min，升温到400～700℃，保温10～12h，即可得到表面硅包覆中空异质结构光催化剂。