[发明专利]一种光动力催化分解甲醛及有机气体的材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种光动力(简称PDT)催化分解甲醛及有机气体材料，是通过抗菌肽光敏分子与表面具有羟基材料通过化学成键或者物理固化中的一种或两种方式形成的。该材料的制备方法工艺简单、反应条件温和、适合工业化生产，且具有光催化分解甲醛及有机气体的PDT材料终产物可用来制备净化有机气体涂料、家庭空气洁净以及工业空气净化应用。

技术领域

本发明涉及一种光动力(简称PDT)催化分解甲醛及有机气体材料及其制备方法，具体涉及通过化学成键或物理固化，负载抗菌肽光敏剂到表面具有羟基结构的材料表面，以及由此形成的具有高效能PDT催化分解甲醛及有机气体性能的材料，属于功能材料技术与环境治理领域。

背景技术

随着人们生活水平与审美情趣的提高，家庭高档装修已经越来越普及，各种装饰物、家具、地面板材、墙壁装饰材料等在家庭装修中已变得不可缺少。同时相伴而来的一些不易觉察的气体污染物也给人们带来了许多不适和烦恼，如氨气、硫化氢、苯、有机气体等有害气体，其中比较常见的是甲醛。世界卫生组织已经把甲醛定义为一类致癌物质。据统计，装修后1-6个月内，甲醛超标率居室内达到80%，会议室和办公室内接近100%；装修三年后，超标率都仍达到50%以上，这就严重危害到人们的身体健康。世界各国对有效祛除室内甲醛等有害有机气体的环保技术和产品具有极大的市场需求。

甲醛是一种无色、具有强烈刺激性气味的气体，略重于空气，易溶于水、醇和醚中；在室温下极易挥发，温度升高，挥发量增大。目前，处理有机气体有害气体的方法有：物理吸附法、化学中和法、光催化、空气负离子及材料封闭法等。但以上方法存在吸附饱和、制造复杂、成本高且不可再生使用等缺陷。

室内装修污染是室内三大污染物来源之一。为了室内呼吸健康，迫切需要一种高效，安全，使用方便，能多次使用或长期使用的光催化分解甲醛及有机气体材料。

目前用来催化分解甲醛及有机气体改性的材料大致可分为两类：无机金属光催化剂和无机金属氧化物光催化剂。无机金属光催化剂，例如：以铜、锰、铂为代表的金属光催化剂；无机金属氧化物光催化剂，具有光催化作用的钛系光催化剂、具有光催化作用的氧化锌、二氧化硒等光催化剂，其中光触媒（二氧化钛）是应用比较广泛的光催化分解甲醛及有机气体材料。

光触媒用光照射时产生比臭氧还强的光催化分解能力，几乎能使所有的有害有机物分解成水和二氧化碳等无毒无臭的物质。只要在光照射下，光触媒就能引起有害物质分解等化学反应的发生，其作为一种对环境友好的节能环保材料已经成为数百亿美元的行业。近年来，利用这类光触媒原理的相关商品市场正在急速成长。但是光触媒应用仍然存在诸多问题，比如采用紫外光激发，存在安全风险,适用范围小；光触媒的光转化效率低，使得抗菌和分解有机气体的时间长；固体粉末材料/尤其是纳米粉末材料，表面负载难度大，难以与多孔材料结合，制作工艺复杂等。

另一方面，随着多重耐药菌的出现，光动力抗菌化学疗法（photodynamicantimicrobial chemotherapy, PACT）受到越来越多的关注。该方法利用光敏剂与特定波长的光相互作用，产生细胞活性物质（自由基或单线态氧）杀灭致病菌。光敏剂作为一种抗菌物质也随之走进人们的视线。光动力抗菌由于产生的高能态氧具有强光催化分解性，快速灭菌，比光触媒（TiO₂）抗菌效率高，该光催化分解能力具有应用到甲醛及有机气体催化分解的可能。

光敏分子由于具有较高的安全性能以及强的催化分解能力，但目前光动力抗菌化学疗法只是用在抑制微生物领域，如何将有机的光敏剂有效连接到材料的表面，形成安全可靠、制备简便的PDT催化分解甲醛及有机气体材料，是扩展新型光敏分子功能材料时需要解决的问题。

发明内容

本发明针对目前室内家装存在的甲醛等有机气体超标等问题，研究发明了一种PDT催化分解有机气体材料及其制备方法。该材料的特点是在通过抗菌肽光敏分子与表面带羟基结构的材料通过化学成键或物理固化，形成表面吸附了抗菌肽光敏分子的PDT催化分解甲醛及有机气体材料。