[发明专利]一种高效稳定的甲醛光净化剂及其制备方法

说明书

本发明属于光净化剂材料技术领域，特别涉及一种高效稳定的甲醛光净化剂及其制备方法。本发明制备方法，其特征在于包括以下步骤：S1.将尿素高温煅烧，得到CN‑U；S2.将CN‑U研磨成粉，加入强酸溶液，搅拌反应，得到CN‑U‑H⁺；S3.将CN‑U‑H⁺重新分散于水中，添加表面活性剂，得到中性的高效稳定的甲醛光净化剂。本发明制备方法通过尿素高温煅烧缩聚形成氮化碳，再利用强酸对其表面基团质子化，同时剥离部分氮化碳形成片层，得到亲水性强的甲醛光净化剂，具有更高的分散稳定性及更优越的光催化活性。其分散剂为中性的水，使用安全且分散性质稳定持久，用于光催化降解甲醛气体，16小时内最高可降解55％的甲醛。

技术领域

本发明属于光净化剂材料技术领域，特别涉及一种高效稳定的甲醛光净化剂及其制备方法。

背景技术

甲醛是一种最简单、最常见的醛类物质。家庭室内甲醛气体主要来源于燃烧香烟、装饰材料及一些纺织品。甲醛对人体有较大的毒害作用。研究表明，甲醛可以引起中枢神经系统、体内酶活性的改变以及内分泌免疫系统的改变。高浓度的甲醛对于神经系统、免疫系统、肝脏都有毒害。刺激眼结膜、呼吸道粘膜而产生流泪、流涕，引起结膜炎、咽喉炎、哮喘、支气管炎和变态反应性疾病。

目前市场上处理室内甲醛的方法主要有吸附法，臭氧氧化法，光催化氧化法及金属氧化法。其中光催化氧化法制备的光净化剂是以TiO₂为主，这是因为TiO₂具有活性高、热稳定性好、持续性长、价格便宜、对人体无害等特征。但TiO₂的光生电子和空穴容易发生复合，光催化效率低，带隙较宽(约3.2eV)，只能在紫外区显示光化学活性，对太阳能的利用率不到5％。因此研制稳定性佳、活性高且使用较安全的(溶液偏中性)光净化剂是未来的趋势。近些年，石墨化氮化碳(g-C₃N₄)由于其类碳结构及良好的光催化性能而引起人们的广泛关注。g-C₃N₄是一种有机半导体材料，禁带宽度约2.7eV，可以直接吸收可见光，因此氮化碳独特的结构和高的聚合程度使其具有较高的热稳定性、较高的光利用率及光催化活性，为制备高效稳定的甲醛净化剂提供了可能。目前市场上存在的光净化剂大多偏酸或者偏碱性以增加光净化剂分散的稳定性及甲醛去除效果，从而使其应用存在一定危害。寻找克服现有技术中光净化剂光利用率低、分散稳定性差、分散体系偏酸性或偏碱性导致的不安全隐患的缺点与不足，是当前光净化剂面临的巨大挑战。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种高效稳定的甲醛光净化剂的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备得到的高效稳定的甲醛光净化剂。本发明光净化剂具有更高的分散稳定性及更优越的光催化活性。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种高效稳定的甲醛光净化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1.将尿素高温煅烧，得到石墨相氮化碳(CN-U)；

S2.将S1的石墨相氮化碳研磨成粉，加入强酸溶液，搅拌反应，得到质子化石墨相氮化碳(CN-U-H⁺)；

S3.将S2的质子化石墨相氮化碳重新分散于水中，添加表面活性剂，得到中性的高效稳定的甲醛光净化剂。

步骤S1中所述的高温煅烧指在500～650℃下煅烧，保温2～6小时，升温速率为1～5℃/min。

具体地，步骤S1中所述的高温煅烧为：将尿素置于坩埚中加盖，放置马弗炉中，于500～600℃下煅烧，保温3～5小时，升温速率为2～4℃/min。

步骤S2中所述的强酸溶液可为盐酸和硝酸中的至少一种。

步骤S2中所述强酸溶液的浓度可为1～12mol/L。