一种催化分解型空气净化材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及空气净化技术领域，具体是一种催化分解型空气净化材料及其制备方 法，该空气净化材料可吸附、分解甲醛、乙醛、苯、甲苯、VOCs、氮氧化物等污染性气体。
【背景技术】
[0002] 近年来，空气污染问题一直是亟待解决的问题，空气中超标的醛类污染物、苯系 物、硫化物、一氧化碳（CO)和氮氧化物等是影响人类健康的有害气体。能源、化工、冶金、交 通等行业燃用化石燃料（煤、石油、气油等）所释放的烟气中含有大量的SOjP NOx，对大气 造成严重污染。此外，人类活动产生的各种粉尘，还有气候恶化造成的沙尘等固体悬浮颗粒 对环境空气的污染，以及来自各类装饰材料和日用化学品的可挥发性有机污染物越来越多 地进入住宅和公共建筑物，导致人居环境污染急剧增加，人类致癌比例不断升高，因而解决 室内空气污染问题，是提高人们健康指数的必要手段。
[0003] 调查显示，我国90%的新装居室和95%的新装办公场所存在甲醛、乙醛、苯、甲 苯、VOCs气体污染物超标现象。由于绝大部分人类活动在室内进行，所以室内环境污染对 人们健康和人口重量造成极大的危害。世界卫生组织的一项统计显示，室内环境污染造成 的疾病负担超过室外同级别污染造成负担的6倍。上世纪九十年代，我国每年由室内环境 污染引起的超额死亡数达11万人，超额门诊数达13万人次，超额急诊数达150万人次，因 此而造成的经济损失超过100亿美元。
[0004] 为适应人们对空气重量的要求，市场上出现了各种类型的空气净化器，目前国内 外公认的空气净化方法主要是利用吸附法和静电法对污染物进行去除，采用活性炭等多孔 材料来吸附空气中的有害气体，并带有负离子发生器产生一定量的负离子。但是，活性炭对 甲醛、乙醛、苯、VOCs、氮氧化物等的清除效果不是很理想，且活性炭的吸附容量有限，在吸 附达到饱和以后，就会出现污染物穿透现象。这时，吸附材料不仅丢失对污染物的吸附特 性，所吸附的有害污染物反而会造成二次污染，成为新的污染源。
[0005] 目前国内外已经开始研究利用纳米光触媒技术净化室内空气。将纳米光触媒和吸 附剂结合，利用吸附剂的吸附性能以及纳米光催化剂在常温下即能将有害气体分解为无害 气体的特性来净化室内空气。如：用活性炭或活性炭纤维作光催化剂的载体制备净化材料 等。但由于这类光催化作用仅在紫外光的照射下才能发挥作用，而室内环境很难满足紫外 光照条件，因此采用这种方式制成的材料目前实用性不强，且成本较高。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种催化分解型空气净化材料，该材料空气净化能力强、作 用稳定、可循环使用、无需光照、无需加热，适用范围广、应用方便。
[0007] 为实现上述目的，本发明设计一种催化分解型空气净化材料的制备方法，其特征 在于包括以下步骤：
[0008] 1)将粘土、透气胶、CuO纳米棒、椰壳活性炭粉和纳米光敏金属氧化物、活性MnO2 纳米棒与水均勾混合，制得混合衆料。所述混合衆料中粘结剂、透气胶、CuO纳米棒、椰壳活 性炭粉、纳米光敏金属氧化物、活性此02纳米棒和水按重量比为（0. 6~1) : (2~8) : (0~ 1) : (0 ~1) : (0 ~0· 9) : 10 : (20 ~30);
[0009] 2)通过浸泡法、喷涂法或涂层法等方法将步骤1)所制的混合浆料附着于基材上， 在80°C~IKTC条件下烘干，制得催化分解型空气净化材料。
[0010] 进一步的，本发明设计一种催化分解型空气净化材料，其特征在于，其制备原料包 括粘结剂、透气胶、CuO纳米棒、椰壳活性炭粉和纳米光敏金属氧化物、活性Mn02m米棒和 7K，各种原料的重量比为（〇· 6~1) : (2~8) : (0~1) : (0~1) : (0~0· 9) : 10 : (20~30); 采用所述的制备原料和上述的制备方法，即得所述的催化分解型空气净化材料。
[0011]与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该空气净化材料不仅能利用物理吸附 性将有害气体吸附至材料表面，还能使有害气体与材料之间形成化学吸附，并通氧化物的 高效催化氧化作用，将有害气体分解成二氧化碳和水，达到彻底净化空气的目的。该空气 净化材料的制备工艺简单，易于工业化生产。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合具体实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步说明，但本发明并不仅限 于下述实施例。
[0013] -种催化分解型空气净化材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
[0014] 1)将粘土、透气胶、CuO纳米棒、椰壳活性炭粉和纳米光敏金属氧化物、活性MnO2纳米棒与水均勾混合，制得混合衆料。所述混合衆料中粘结剂、透气胶、CuO纳米棒、椰壳活 性炭粉、纳米光敏金属氧化物、活性此02纳米棒和水按重量比为（0. 6~1) : (2~8) : (0~ 1) : (0 ~1) : (0 ~0· 9) : 10 : (20 ~30);
[0015] 2)通过浸泡法、喷涂法或涂层法等方法将步骤1)所制的混合浆料附着于基材上， 在80°C~IKTC条件下烘干，制得催化分解型空气净化材料。
[0016] -种催化分解型空气净化材料，其特征在于，其制备原料包括粘结剂、透气胶、CuO 纳米棒、椰壳活性炭粉和纳米光敏金属氧化物、活性MnO2纳米棒和水，各种原料的重量比为 (0· 6~1) : (2~8) : (0~1) : (0~1) : (0~0· 9) : 10 : (20~30);采用所述的制备原料和 上述的制备方法，即得所述的催化分解型空气净化材料。
[0017] 所述活性MnOjft米棒制备方法为：分别将重量比为I: (1~1. 5) : (0. 1~ 0. 5) : (6. 0~6. 5)的正7价锰盐、正2价锰盐、碱和蒸馏水混合搅拌，将其混合液转入带有 聚四氟乙烯内衬的高压反应釜内，再加入蒸馏水调节至反应釜内衬体积的60% -70%，密 封，升温至140~180°C，反应4h，反应结束后抽滤，并放置于真空干燥箱中，从室温加热至 140~180°C，恒温反应一定时间，自然冷却至室温，即制得活性此02纳米棒；所得的活性 MnOi^米棒为α/β型、γ/β型、α/γ型或α / β / γ型，优选的是α / β型活性MnO 2纳 米棒。
[0018] 所述CuO纳米棒方法为：先将IL lmol/L的尿素溶液缓慢滴加至等体积的Imol/ L的2价铜盐溶液中，将其混合溶液转入带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜内，再加入蒸馏 水调节至反应釜内衬体积的60% -70 %，密封，升温至100~140°C，反应4h，反应结束后 抽滤，并放置于真空干燥箱中，从室温加热至60~80°C，恒温反应一定时间，自然冷却至室 温，即可制得CuO纳米棒，优选的是粒径为40nm~60nm的CuO纳米棒。
[0019] 所述正7价锰盐为高锰酸钾。
[0020] 所述正2价锰盐为醋酸锰、硫酸锰、硝酸锰、氯化锰中的一种，优选的是醋酸锰。
[0021 ] 所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠中的一种或多种，优选的是氢氧化钠。
[0022] 所述正2价铜盐为醋酸铜、硫酸铜、硝酸铜、氯化铜中的一种，优选的是硫酸铜；
[0023] 所述粘结剂为1000~3000目的活性γ -Al2O3、沸石粉、活性凹土或高岭土中的一 种或几种，优选的是凹凸棒土。
[0024] 所述纳米光敏金属氧化物为!102、211〇、5;[02中的一种或几种，粒径为20111]1~5〇11111， 优选的而是纳米ΖηΟ。
[0025] 所述透气胶包括水性光油、硅溶胶、EVA乳液中的一种或几种。
[0026] 所述基材为海绵、水刺布、铝基蜂窝、工业纸湿帘、瓦楞湿帘、PP纸拉网湿帘、陶瓷 蜂窝等材料，优选的是铝基蜂窝。
[0027] 所述催化分解型空气净化材料附着方法包括浸泡、喷涂、涂层等方法，优选的是喷 涂法和浸泡法。
[0028] 实施例1
[0029] 本实施例提供一种催化分解型空气净化材料及其制备方法，具体为：
[0030] 1)分别将重量比为1:1:0. 1:6的高锰酸钾、硫酸锰、氢氧化钠和蒸馏水混合搅拌， 将其混合液转入带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜内，再加入蒸馏水调节至反应釜内衬体 积的60 %，密封，升温至140Γ，反应4h，反应结束后抽滤，并放置于真空干燥箱中，从室温 加热至180°C，恒温反应6h，自然冷却至室温，即制得α/β型活性此02纳米棒。
[0031 ] 2)先将IL lmol/L的尿素溶液缓慢滴加至等体积的lmol/L的2价铜盐溶液中，将 其混合溶液转入带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜内，再加入蒸馏水调节至反应釜内衬体 积的60 %，密封，升温至KKTC，反应4h，反应结束后抽滤，并放置于真空干燥箱中，从室温 加热至60°C，恒温反应一定时间，自然冷却至室温，即制得CuO纳米棒。
[0032] 3)将凹凸棒土、硅溶胶、CuO纳米棒、椰壳活性炭粉和纳米二氧化锌、α / β型活 性MnO2纳米棒与水均勾混合，制得混合衆料。其中混合衆料中水、娃溶胶、凹凸棒土、CuO 纳米棒、椰壳活性炭粉、纳米二氧化锌、α / β活性MnO2纳米棒按重量比为20 :2 6 :0. 1 : 0. 2:0. 2:10均匀混合制得混合浆料。通过浸泡法将所述混合浆料附着于工业纸湿帘基材 上，在80°C条件下烘干，即得所述的催化分解型空气净化材料。其净化效率如表1所示。
[0033] 实施例2
[0034] 本实施例提供一种催化分解型空气净化材料及其制备方法，具体为：
[0035] 1)分别将重量比为1:1. 1:0. 2:6. 1高锰酸钾、醋酸锰、氢氧化钾和蒸馏水混合搅 拌，将其混合溶液转入带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜内，再加入蒸馏水调节至反应釜 内衬体积的65%，密封，升温至150°C，反应4h，反应结束后抽滤，并放置于真空干燥箱中， 从室温加热至150°C，恒温反应6h，自然冷却至室温，即制得β/γ型活性此02纳米棒。
[0036] 2)先将IL lmol/L的尿素溶液缓慢滴加至等体积的lmol/L的2价铜盐溶液中，将 其混合溶液转入带有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜内，再加入蒸馏水调节至反应釜内衬体 积的65 %，密封，升温至IKTC，反应4h，反应结束后抽滤，并放置于真空干燥箱中，从室温 加热至70°C，恒温反应一定时间，自然冷却至室温，即制得CuO纳米棒。
[0037] 3)将沸石粉、硅溶胶、CuO纳米棒、椰壳活性炭粉和纳米二氧化钛、β / γ活性MnO2纳米棒与水均