[发明专利]一种可用于空气净化的蜂窝状纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，具体来说，涉及一种可用于空气净化的蜂窝状纳米材料的制备方法，适用于空气中PM2.5粉尘、氮氧化物、醛类等气体的净化。

背景技术

虽然细颗粒物只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，细颗粒物粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。研究表明，颗粒越小对人体健康的危害越大。细颗粒物能飘到较远的地方，因此影响范围较大。

细颗粒物对人体健康的危害要更大，因为直径越小，进入呼吸道的部位越深。10μm直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，2μm以下的可深入到细支气管和肺泡。细颗粒物进入人体到肺泡后，直接影响肺的通气功能，使机体容易处在缺氧状态。

目前PM2.5主要的应对措施主要分为以下三种：一是过滤法，包括空调、加湿器、空气清新器等，优点是明显降低PM2.5的浓度，缺点是滤膜需要清洗或更换。二是水吸附法。超声雾化器、室内水帘、水池、鱼缸等，能够吸收空气中的亲水PM2.5，缺点是增加湿度，憎水性PM2.5不能有效去除。三是植物吸收法。植物叶片具有较大的表面积，能够吸收有害气体和吸附PM2.5，优点是能够产生有利气体，缺点是吸收效率低，有些植物会产生有害气体。目前国际上已有先进的方法是介质吸附，例如HEPA滤网，这种手段在应用初期可以起到很高效率的过滤作用，但随着使用时间的增加，介质的积尘量趋于饱和，会带来二次污染及过滤效果的大幅下降。

中国发明专利CN103990344A公开了一种基于二氧化钛流体的喷雾式PM2.5净化装置，该装置利用二氧化钛流体对PM2.5进行吸附，优点是效果好且长期使用后二氧化锑会变黄，能够有效提示人们对流体进行更换，但是其仍然存在积尘量降低，需要定时更换的缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种可用于空气净化的蜂窝状纳米材料的制备方法，提高净化装置的积尘量，延长材料的使用寿命，从而达到使用方便，同时降低成本的目的。

一种可用于空气净化的蜂窝状纳米材料的制备方法，按照下述步骤进行：

A、将生蛭石研磨至粉末状，过120目筛，取筛下物，得到生蛭石粉；

B、将生蛭石粉溶解在水中，进行超声分散，50目滤网过滤去除杂质，然后进行湿法研磨，获得研磨浆后自然沉淀，再通过机械方法分离沉淀物，沉淀物送回湿法研磨环节重新参与研磨；

C、在去除沉淀物的研磨浆中加入润湿剂，采用超声分散，并对悬浮液压滤获得滤饼；采用高能球磨对滤饼进行研磨，通过离心分离加速沉淀，分离出超细研磨沉淀物，送回超细研磨环节重新参与研磨；去除沉淀物的超细研磨浆料，通过压滤获得滤饼，干燥获得纳米级生蛭石粉；

D、室温下，将清洗干净的钛管作为阳极，金属铂作为阴极，电解液为0.3%氟化铵（质量分数）、乙二醇和2%水（体积分数），进行一次氧化，氧化电压为60V，时间为30min，钛管表面形成二氧化钛阵列；

E、将钛管取出后，置于去离子水中通过超声震荡使钛管表面的二氧化钛纳米管阵列被移除，烘干。

F、将纳米级生蛭石粉放入步骤D中的电解液中超声分散，再加入经过步骤E处理的钛管作为阳极，金属铂作为阴极进行二次氧化，氧化电压为20-50V，氧化时间为1小时，将钛管取出后用去离子水清洗风干；

G、将钛管在250-350℃条件下煅烧2-3小时，然后将煅烧后的产物冷却至室温，得到表面为蜂窝状二氧化钛纳米结构的钛管，即为本发明所制备的蜂窝状二氧化钛纳米材料。

文献《蜂窝状二氧化钛纳米管阵列的制备及光催化性能》中公开了一种蜂窝状二氧化钛纳米管阵列的制备方法，制备出了直径为150纳米的规则的六边形蜂窝形纳米孔，本发明在该方法的基础上，通过在二次氧化过程中加入粒径在50-150纳米的生蛭石粉，然后通过高温煅烧，将生蛭石粉进行膨胀8-20倍，从而150纳米的纳米孔撑大，并且由于纳米级生蛭石粉的粒径不同，将规则的六边形蜂窝形纳米孔撑大为不规则的纳米孔，所得孔径在150-3000纳米之间。