[发明专利]含光催化气凝胶的竹炭基吸附分解剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含光催化气凝胶的竹炭基吸附分解剂及其制备方法，具体的说，是一种用于吸附分解室内VOCs的材料及其生产方法。

背景技术

竹炭通过高温无氧烧制而成，具有丰富的微孔结构。自被人们发现以来，就因其所具有的吸附、调湿、辐射远红外、释放负离子等功能，而广泛用在居家调湿、室内净化、污水处理等方面。而针对如何提高竹炭的吸附性，一直是人们研究的热点。

TiO₂气凝胶是由纳米粒子或者高聚物分子相互聚结而构成的多孔固体材料，其内部孔洞和基本组成颗粒的尺寸均处于纳米量级，比表面积在50～1600m²/g，孔隙率高达80％～99.8％，且孔分布均匀，透光性能也较好。与TiO₂粉体和薄膜不同，TiO₂气凝胶是透明或半透明状固体，紫外光几乎可以完全穿透气凝胶颗粒，激发气凝胶表层及内部的TiO₂，释放出空穴和电子。此外构成TiO₂气凝胶的基本颗粒非常小，处在量子尺寸范围，当紫外光照射激发时，其表面生成的空穴和电子不易复合，从而大大提高了光催化活性，并且它是具有高比表面积的介孔材料，污染物可在其内外表面同时进行吸附和降解。

目前，将竹炭与TiO₂复合制备吸附分解剂已有相关报道。发明人也曾在申请号为200710067447.0的《表面富Ag多孔TiO₂的改性竹炭及其制备方法》中与申请号为201010190411.3的《一种吸附分解剂及其制备方法》中报道了有关TiO₂改性竹炭，并获得了性能较好的竹炭材料。

而将竹炭与性能更为优异的TiO₂气凝胶复合，还未曾有相关报道。在申请号为200810209750.4的《一种新型控制室内空气污染的材料的制备方法》中，作者刘亚兰将二氧化钛气凝胶负载到活性碳纤维上，制备出的材料对甲醛降解率达到99％。但是该专利的重点是如何制备出TiO₂气凝胶。其缺点在于制备TiO₂气凝胶过程中采用成本较高、工艺较复杂的超临界干燥，并且未公开极为重要的如何将TiO₂气凝胶与活性碳纤维复合的具体工艺。也未表征出该复合材料的比表面积。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有优良吸附分解效果的含光催化气凝胶的竹炭基吸附分解剂及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种含光催化气凝胶的竹炭基吸附分解剂的制备方法，包括如下步骤：

1)、于25～50℃，将钛酸丁酯溶于作为溶剂的乙醇中，钛酸丁酯与乙醇的摩尔比为1∶1.5～2.5；然后加入竹炭颗粒，超声，静置，得到混合液A；

2)、将螯合剂溶于摩尔比为1∶0.8～1.2的醇水溶液中，螯合剂与醇水的体积比为1∶0.8～1.2，搅拌，得到混合液B；

3)、将混合液B以5～10ml/min的速度加入到混合液A中，然后加入干燥控制化学添加剂，搅拌10～60min；得到混合物C；

钛酸丁酯∶螯合剂∶干燥控制化学添加剂的摩尔比为1∶0.5～3.5∶0.5～3.5；竹炭用量占钛酸丁酯、螯合剂和干燥控制化学添加剂总重的28～32％；

4)、将混合物C置于40～70℃中水浴6～14h，再于40～50℃温度下陈化1～7d；接着用无水乙醇洗涤1～3次，再用表面修饰剂溶液浸泡1～3次，每次浸泡时间为10～14h；最后用低表面张力溶剂浸泡1～3次，每次浸泡时间为10～14h；

5)、将步骤4)的所得物先在65～80℃下保温8～14h；然后在350～500℃温度下于氮气气氛炉中热处理4～6h，随炉冷却，得负载有TiO₂气凝胶的竹炭颗粒；该负载有TiO₂气凝胶的竹炭颗粒为含光催化气凝胶的竹炭基吸附分解剂。

作为本发明的含光催化气凝胶的竹炭基吸附分解剂的制备方法的改进：螯合剂为乙酰丙酮、草酸、柠檬酸、醋酸、丙烯酸或乙二胺。

作为本发明的含光催化气凝胶的竹炭基吸附分解剂的制备方法的进一步改进：干燥控制化学添加剂为甲酰胺、聚乙二醇或二甲基甲酰胺。

作为本发明的含光催化气凝胶的竹炭基吸附分解剂的制备方法的进一步改进：表面修饰剂溶液为摩尔浓度为0.5～2mol/L的正硅酸乙酯的乙醇溶液、三甲基氯硅烷的乙醇溶液或者甲基三氯硅烷的乙醇溶液。