[发明专利]基于温度调控的铌酸锂热释电材料在吸附大气颗粒物中的应用

说明书

本发明提供了基于温度调控的铌酸锂热释电材料作为空气过滤材料在吸附大气颗粒物中的应用以及一种采用铌酸锂作为空气过滤材料的吸附大气颗粒物的方法，铌酸锂在加热的温差刺激下释放电荷，实现对大气颗粒物的吸附。所述加热后的铌酸锂的温度为30‑150℃，优选80‑150℃，最优选100℃。所述方法还包括：在颗粒物吸附饱和后，用水清洗所述铌酸锂热释电材料去除吸附的颗粒物，重新加热，以实现对颗粒物的可重复释电吸附。铌酸锂在加热时能够产生足够的静电吸附力，有效地吸附空气中的粉尘，PM₁₀，PM_2.5以及亚微米颗粒，且在温度作用下的介电损耗小，因此能够对其进行反复充电，且能稳定储存电荷，从而延长了使用寿命。

技术领域

本发明属于驻极体空气净化领域，具体涉及一种基于温度调控的铌酸锂热释电材料在吸附大气颗粒物中的应用。

背景技术

雾霾天气的出现和持续，严重影响了人们的日常生活，对人们的身体健康带来了极大危害，引起了社会的广泛关注和重视。雾霾包括雾与霾两层含义：雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，多出现于秋冬季节，是近地面层空气中水汽凝结(或凝华)的产物；霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子组成。雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物组成，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的首要原因。特别是涉及雾霾形成的PM₁₀乃至PM_2.5，越来越引起人们的关注。而其中PM_2.5因其粒径较小、同时比表面积较大，和粗颗粒物相比它更容易富集有毒物质，如细菌和重金属离子等，和人体健康密切相关。

欧美等国都以PM_2.5作为评价颗粒物污染的标准，而我国对于PM_2.5研究起步相对较晚，主要是基于PM_2.5的来源、成分以及与大气压力等气象条件和人为因素之间的关系，并取得了一些进展。目前，国内已有报道，采用多种分析方法对北京等地的污染物颗粒进行了成分、来源等的分析。PMF法被用于对PM_2.5进行源解析，确定了北京地区5类细粒子污染源，即土壤尘、煤燃烧、交通运输、海洋气溶胶和钢铁工业。采用离子色谱(IC)对PM₁₀和PM_2.5中的水溶性阴离子F^-,Cl^-,NO₃^-和SO₄^2-进行测定，结果表明F-主要存在于PM₁₀的粗颗粒部分(10μm>粒径>2.5μm)，而Cl^-,NO₃^-和SO₄^2-离子则更容易在细颗粒中富集。电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析了北京市城区冬季雾霾天气PM_2.5中的36种元素，并采用富集因子对元素浓度特征进行了分析。所谓富集因子法是指将样品中元素的浓度与基线中元素的浓度进行对比，以此来判断表生环境介质中元素的人为污染状况，为了减小环境介质以及采样制样过程对元素浓度的影响，富集因子的计算常引入参比元素进行标准化，用作标准化的参比元素常选择表生过程中地球化学性质稳定的元素，如Al、Ti、Sc、Zr等。结果表明，雾霾天气发生时，As，Cr，Pb，Ti和Ｖ等重金属是北京PM_2.5中的主要无机污染物，36种元素中有27种元素浓度均高于非雾霾天气。元素富集特征表明，雾霾天气发生时，Cr，Cu，Zn和Pb的富集因子高于10，是污染较重的元素，主要是燃煤和工业污染等人类活动引起的各种污染所致。

现有的空气净化装置主要由两部分组成，一部分为消除可吸入颗粒物的过滤段，另一部分为消除有害气体的净化段。而在过滤段，空气过滤材料起着决定性作用。