[发明专利]一种以木质素为载体的掺杂ZnO的TiO2空气净化剂材料、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气净化剂材料，特别地涉及一种以木质素为载体的掺杂ZnO的TiO₂空气净化剂材料、制备方法及其用途，属于空气净化领域。 

背景技术

木质素(lignin)及其衍生物由于具有大量的表面活性基团和比表面积，目前已被广泛地应用于重金属吸附、染料吸附等领域。 

目前，已经认识到木质素可分为3种类型：由对-羟基苯丙烷结构单体聚合而成的对-羟基苯基木质素(H-木质素)、由愈创木基丙烷结构单体聚合而成的愈创木基木质素(G-木质素)和由紫丁香丙烷结构单体聚合而成的紫丁香基木质素(S-木质素)，这三种单体通过连接而形成不同结构的木质素，例如下面的木质素结构片断： 

人们已经发现木质素具有一定的吸附能力，能够吸附重金 属、染料等污染物。 

目前，在我国，随着人民水平水平的提高和大量室内装修化工原料的使用，室内挥发性有机化合物(VOCs)的含量远高于室外，这对居民的身心健康造成了严重威胁，也是诱发多种恶性肿瘤疾病的重要因素之一。 

VOCs的去除方法主要有活性炭吸附法、草木植物净化法、静电除尘、光催化等方法，其中，人们对于TiO₂光催化进行了大量的研究，成为目前光催化领域的研究重点和热点。 

迄今为止，已发现多达几百余种以上的有害气体、农药、染料、表面活性剂、臭味物质等均可用光催化技术有效处理，如消毒、脱色、除臭等。而作为研究最为广泛和深入的TiO₂光催化剂，其可降解大量的有机物，如苯、甲苯、二甲苯、萘、卤代芳烃、甲醛、NO_x、氨、硫化氢、四氯乙烯、一氧化碳等。 

TiO₂的光催化机理在于当光照时，其价带上的一个电子(e^-)就会被激发，当越过禁带进入导带时，则在价带上产生相应的空穴(h⁺)。而该光生空穴有很强的氧化能力(其标准氢电极电位在1.0-3.5V)，从而在TiO₂表面上形成了氧化还原体系，该氧化还原体系几乎能够氧化所有的污染有机物，将它们完全氧化成CO₂和H₂O，而不会产生二次污染。 

但TiO₂光催化也存在一些缺点，这是因为在光催化净化领域，通常污染物浓度较低，而TiO₂本身并无吸附能力，因此需要额外的载体将污染物吸附到表面上，从而被TiO₂催化分解。此外，由于TiO₂具有高表面能而非常易于发生表面团聚，从而随着时间的流逝，极大地降低了其光催化活性。为了克服这些缺陷，人们研发了多种负载型TiO₂空气净化材料，例如活性炭、硅胶、多孔氧化铝、活性炭纤维等进行负载。但迄今为止，对于使用木质素负载TiO₂的空气净化材料，仍未见有报道。同时，对于开发新的负载型TiO₂空气净化材料仍存有急切需求和要求，也是空气净化领域的研究课题之一。 

发明内容

本发明的目的是提供一种提高光催化净化和去除空气污染物的新型复合催化剂，以及其制备方法和用途。 

第一方面，本发明提供了一种以木质素为载体掺杂ZnO的TiO₂空气净化剂材料。 

第二方面，本发明提供了该空气净化剂材料的制备方法，该方法包括如下步骤： 

(1).向钛醇盐、氧化锌粉末中加入乙酰丙酮或二乙醇胺，再加入无水乙醇和蒸馏水配成溶液，向所得溶液中加入致孔剂，超声分散，得到溶胶； 

(2).将步骤(1)中得到的溶胶中加入木质素，然后搅拌均匀，室温下陈化，然后干燥，得到空气净化剂材料。 

其中：所述钛醇盐可为缩写为Ti(OEt)₄的钛酸乙酯Ti(OC₂H₅)₄、缩写为Ti(OPr)₄的钛酸四异丙酯Ti(OC₃H₇)₄或缩写为Ti(OBu)₄的钛酸正丁酯Ti(OC₄H₉)₄，或者它们中的任何两种或两种以上的混合物，优选为钛酸正丁酯。 

所述氧化锌粉末的粒度并没有特别的限定,例如可为500-800目，如500目、600目、700目和800目。