[发明专利]一种多孔碳材料甲醛吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及室内空气净化技术领域，尤其涉及一种多孔碳材料甲醛吸附剂及其制备方法。

背景技术

随着室内装修的普及以及室内环境密闭化程度的增加，室内空气污染日益严重。由于大部分室内装修材料中均含有甲醛，而且甲醛释放时间长、毒害性大，因此甲醛已成为室内空气最严重的污染物之一。甲醛可经由呼吸及皮肤接触而影响人体健康，长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，甚至引起口腔、鼻咽、咽喉、皮肤和消化道的癌症，因此如何有效去除室内空气中甲醛成为人类亟待解决的难题之一。

目前，常见的甲醛去除方法主要有通风换气法、植物净化法、光催化氧化法、热催化氧化法、吸附法等。通风换气法虽效果较好，但很大程度上受温度、季节及空气质量的限制；植物净化法虽简单易行、长期有效，但去除时间长、效果缓慢；光催化氧化法及热催化氧化法可将甲醛氧化为二氧化碳，无二次污染，但是光催化氧化法通常利用紫外光激发，对人体健康不利，不适于家用，且能耗高，而热催化氧化法所用的催化剂通常是Pt、Au等贵金属，成本较高，且需要外加热源，反应条件不易实现；与以上这些方法相比，吸附法具有脱除效率高、富集功能强、能耗低、操作便捷等优点，被视为是去除室内空气中甲醛气体的一种有效方法，但现有的甲醛吸附剂在实际应用中存在吸附效果差、吸附剂饱和需脱附更新、成本高、生产工艺复杂、生产效率低等问题。

发明内容

为了解决现有甲醛吸附剂在实际应用中存在吸附效果差、成本较高、生产工艺复杂、生产效率低等技术问题，本发明提供了一种多孔碳材料甲醛吸附剂及其制备方法，不仅吸附容量大、吸附效率高、吸附效果好，而且生产工艺简单、生产效率高、成本低廉、环境友好，适合于各种室内环境的甲醛气体处理。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种多孔碳材料甲醛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤A：将2-甲基咪唑溶液与硝酸锌溶液混合在一起，并搅拌2～24小时，然后进行固液分离，从而得到固体的沸石咪唑类骨架材料ZIF-8；

步骤B：将步骤A中制得的沸石咪唑类骨架材料ZIF-8置于保护气氛中，并以每分钟2～10℃的升温速率对其进行加热，直至温度达到500～1000℃，煅烧2～6小时，然后进行降温，从而即制得多孔碳材料甲醛吸附剂。

优选地，所述的保护气氛由氮气和氢气组成，并且氮气在保护气氛中所占的体积百分数为90％，而氢气在保护气氛中所占的体积百分数为10％。

优选地，将2-甲基咪唑溶液与硝酸锌溶液混合在一起，并搅拌2～24小时，然后进行固液分离，从而得到固体的沸石咪唑类骨架材料ZIF-8包括：将90体积份浓度为1.1摩尔/升的2-甲基咪唑溶液与10体积份浓度为2.5毫摩尔/升的硝酸锌溶液混合在一起，并在室温下连续搅拌24小时，然后进行离心处理，再对离心处理后的固体进行清洗、烘干和研磨，从而得到粉末状的沸石咪唑类骨架材料ZIF-8。

一种多孔碳材料甲醛吸附剂，采用上述技术方案中所述的多孔碳材料甲醛吸附剂的制备方法制备而成。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的多孔碳材料甲醛吸附剂的制备方法先采用搅拌法制备沸石咪唑类骨架材料ZIF-8粉末，然后在保护气氛下对沸石咪唑类骨架材料ZIF-8粉末进行煅烧碳化，从而制得了表面粗糙、比表面积较大、吸附位点大增的多孔碳材料，因此该多孔碳材料可以直接作为环境友好、吸附容量大、吸附效率高、吸附效果好的甲醛吸附剂，而该多孔碳材料甲醛吸附剂的制备方法设备要求低、能耗低、工序简单、易于操作、重复性可靠，十分适合甲醛吸附剂的工业化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为采用Philips X’Pert型X-射线衍射仪分别对本发明实施例1的步骤a1中制得的产物以及本发明实施例1、本发明实施例2、本发明实施例3和本发明实施例4最终制得的多孔碳材料甲醛吸附剂进行检测，从而得到的X-射线衍射图谱。

图2为采用Sirion 200场发射扫描电子显微镜分别对本发明实施例1的步骤a1中制得的产物以及本发明实施例1、本发明实施例2、本发明实施例3和本发明实施例4最终制得的多孔碳材料甲醛吸附剂进行观察拍摄，从而得到的扫描电子显微镜照片。