[发明专利]吸附醛和酮的溶胶-凝胶材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种吸附性多孔溶胶‑凝胶材料，其至少包含‑氧化硅烷；‑具有高于100℃的沸腾温度的无机酸和/或有机酸；‑通式(I)的分子探针或其一种盐，其中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆分别表示氢原子、(C1‑C6)烷基、(C3‑C7)环烷基、烷基‑(C3‑C7)环烷基；其中Z表示选自(C1‑C16)烷基、(C2‑C16)烯基、(C2‑C16)炔基、(C1‑C16)卤代烷基、芳基、芳氧基、碳环基或芳基‑(C1‑C16)烷基的联接基团。

技术领域

本发明涉及一种吸附醛和酮的溶胶-凝胶材料、其制备方法、其用途和使用该材料的空气净化装置。

背景技术

醛是最丰富的家庭化学污染物之一。它的来源众多。特别地，它们可能与外部产生过程有关，例如甲烷的光氧化。然而，醛释放的主要来源在家庭内部，并且种类繁多：用于制造刨花板、碎料板和胶合板的树脂和胶、纺织品涂料、墙纸、油漆、皮革、用作注入墙壁和隔板的隔热材料的尿素甲醛绝缘泡沫。

甲醛也是防腐剂、消毒剂和脱水剂。这就是为什么它在医院中广泛用作外科器械消毒的溶剂，而且在实施尸体处理(thanatopraxy)的殡葬服务行业中也是如此。

考虑到这些化学污染物对公共健康的有害影响，似乎有必要通过降低醛含量(特别是甲醛)，并通过提供新的去污染装置来确保住宅建筑物中的环境空气净化。

通过使用吸附材料的吸附来处理和净化空气是众所周知的。这是一种表面现象，借此，空气污染物(例如原子、离子或分子(吸附物))会将其自身附着到吸附材料的固体表面上。这种附着可以是：

-物理的，涉及所吸附的化学物质和吸附剂之间的范德华力型的弱键，

-或化学的，涉及高结合能，例如吸附的化学物质和吸附剂之间的共价键、离子键或金属键。

相反的现象，借此，例如由于温度升高或压力降低而使吸附在表面上的分子脱离表面，被称为解吸。

通过将能够捕集污染物的探针分子附着到该材料上并保留它而不使其降解，可以制造材料吸附剂。该材料通常是多孔的，优选是多微孔的，甚至更优选是纳米多孔的，具有大的比表面积。探针分子通常通过浸渍沉积在材料上，以促进材料多孔结构中的表面现象。

根据文献FR 2890745，已知用于除去醛，更准确地说，除去甲醛的多孔材料是包含至少一种醛反应性官能团的金属氧化物的纳米多孔基质。该探针分子是烯氨酮类和相应的成对3-二酮/胺、亚胺和肼，或衍生自这些化合物的盐。

然而，已经观察到这些材料在潮湿或甚至炎热环境中显示出其机械强度的降低和探针分子的迁移。因此，在潮湿环境中(相对湿度(RH)约为60-80％或更高)，这些材料会变脆并碎裂。此外，探针分子倾向于从多孔材料中逸出并释放到其环境中，材料由此失去了捕集污染物的能力。

发明内容

因此，本发明试图解决上述全部或部分缺点，特别是提出了一种制备多孔吸附材料的方法，该材料具有提高的机械强度，并且探针分子在炎热环境(例如在约80％相对湿度)中没有迁移，同时有利地减少了材料中探针分子的数量。

出乎意料地，发明人已经证明可以使用某些有机酸和探针分子来制备纳米多孔溶胶-凝胶材料，该材料吸附醛和酮以克服上述缺点。

本发明提供了至少一种如下所述的确定的优点：

-通过吸附污染物，确定地且不可逆地从环境空气中捕集污染物；而使用常规的吸附材料，例如特别是沸石或活性炭，污染物可能被释放；

-将探针分子附着在溶胶-凝胶材料中，并防止该探针分子迁移到环境空气中，尤其是在炎热或高湿度环境中(例如，相对湿度约为60-80％)；