本发明涉及居室、办公室、公共设施、交通工具等空气净化领域，且特别涉及一种三效全天候光触媒室内空气净化剂及其制备方法与应用。
背景技术：
随着社会经济的发展，生活水平的提高，人们对工作和生活的条件提出了更高的要求。大量新型建筑材料、装饰材料的使用，为现代人创造时尚美观、方便舒适生存空间，同时也伴随着严重的室内空气污染，尤其是甲醛污染。目前，室内甲醛主要来源于以下方面：
(1)胶粘剂：建材常用的胶粘剂主要有“脲醛树脂”和“三聚氰胺甲醛树脂”，这两种胶粘剂分别是尿素与甲醛缩合、三聚氰胺与甲醛缩合的产物。这两种树脂胶粘剂性能优异，用途最广泛。存在的问题是，这两种树脂胶粘剂随着环境温度、水分等条件的变化，会发生可逆反应，重新裂解释放出甲醛，造成室内空气的污染，是室内甲醛污染的主要来源。(2)油漆：油漆在使用的时候，需要用稀释剂稀释后进行喷涂或涂刷。常用的稀释剂大多含苯系物，例如，天那水的主要成分就是甲苯、二甲苯、丙酮。这些稀释剂在油漆干燥过程中挥发到空气中，造成室内空气污染，是空气中苯系物污染的主要来源。苯系物在化学领域称为芳香烃类，含有苯环的有机化合物一般非常稳定，这也是工业上使用苯系物比较多的原因。苯在常温下不能被降解，我们采用硅藻土的吸附技术，全面喷涂以后，在家具和墙体表面，苯系物与附着在硅藻土上面的纳米二氧化钛光触媒进行反应，将苯系物和甲醛等有害有机物分子分解为二氧化钛和水。从而不能挥发到空气中，达到了净化空气的作用。(3)复合板材：由于大量使用三聚氰胺甲醛树脂和脲醛树脂，造成甲醛的长期持续释放。
治理室内空气污染已成为公众关注的大事，采用吸附材料对室内污染空气进行净化是应用最广泛的方法之一，但是固体活性炭等吸附材料只能吸附一部分有害物质，并不能分解有害物质，而且吸附饱和后不再有吸附作用。光催化技术是利用紫外光辐射以tio2为代表的光催化材料，形成具有极强氧化能力的羟基自由基，降解空气中的有机污染物，研究表明，光触媒材料能有效的降解环境中的voc，并能杀死大部分细菌和病毒，是目前最具应用前景的环保材料之一。
目前市场上出现了各种各样以光触媒为主体材料的空气净化产品，但是这些产品只有在阳光、紫外光和可见光的条件下才能慢慢分解有害物质，无法瞬间清楚空气中大量的甲醛，净化效率比较低，而且到了夜间没有光线的时候就停止工作了。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种三效全天候光触媒室内空气净化剂，其具备杀菌防霉、除臭、自洁、净化甲醛、三苯、氯化气体等功能，且净化效率高，能有效地降解空气中有毒有害气体，杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。
本发明的另一目的在于提供一种三效全天候光触媒室内空气净化剂的制备方法，工艺简单，适合工业化生产。
本发明的另一目的在于提供一种三效全天候光触媒室内空气净化剂的应用，将三效全天候光触媒室内空气净化剂喷涂在物体表面，在物体表面形成很薄的透明涂膜。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种三效全天候光触媒室内空气净化剂，其是由以下原料制备而成，按重量份数计，原料包括：
进一步地，在本发明较佳实施例中，分散剂为十二烷基苯磺酸钠或脂肪醇与环氧乙烷缩合物。
进一步地，在本发明较佳实施例中，原料还包括5～30份纳米级改性硅酸盐晶体。
进一步地，在本发明较佳实施例中，原料还包括0.1～1份微纳米级电气石和0.1～1份茶晶。
进一步地，在本发明较佳实施例中，原料还包括2～10份聚氨酯乳液。
进一步地，在本发明较佳实施例中，原料还包括0.5～3份纳米石墨烯。
一种上述的三效全天候光触媒室内空气净化剂的制备方法，其包括以下步骤：
将纳米级锐矿型二氧化钛和纳米孔径硅藻土制成二氧化钛/硅藻土复合材料；
在部分去离子水中加入分散剂，溶解后加入二氧化钛/硅藻土复合材料，搅拌均匀，再加入柿子提取物、辛基异噻唑啉酮以及剩余的去离子水，搅拌均匀，过滤。
进一步地，在本发明较佳实施例中，柿子提取物的具体制备方法如下：
将柿子原料干燥、粉碎、过筛、制得柿子干粉；
在柿子干粉中加入丙酮水溶液，浸提、过滤至少两次，合并每次的滤液；
将滤液蒸馏得到浓缩液，经冷冻干燥后得到柿子提取物。
进一步地，在本发明较佳实施例中，二氧化钛/硅藻土复合材料的具体制备方法如下：
将纳米级锐矿型二氧化钛、纳米孔径硅藻土分散于尿素水溶液中，常温下搅拌浸渍1～3h；
将浸渍后的溶液在50～90℃下干燥或者在-10～-30℃下冷冻干燥；
将干燥产物在350～550℃温度下煅烧1～5h；
将煅烧产物冷却至室温后打散。
一种上述的三效全天候光触媒室内空气净化剂的应用，将三效全天候光触媒室内空气净化剂喷涂在物体表面，在物体表面形成很薄的透明涂膜。
本发明实施例的三效全天候光触媒室内空气净化剂及其制备方法与应用的有益效果是：本发明实施例的三效全天候光触媒室内空气净化剂是由按重量份数计的以下原料制备而成：0.5～5份纳米级锐矿型二氧化钛；1～8份纳米孔径硅藻土；3～30份柿子提取物；0.5～5份辛基异噻唑啉酮；0.5～5份分散剂；200～350份去离子水，该三效全天候光触媒室内空气净化剂具备杀菌防霉、除臭、自洁、净化甲醛、三苯、氯化气体等功能，且净化效率高，能有效地降解空气中有毒有害气体，杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。三效全天候光触媒室内空气净化剂的制备方法是将纳米级锐矿型二氧化钛和纳米孔径硅藻土制成二氧化钛/硅藻土复合材料；在部分去离子水中加入分散剂，溶解后加入二氧化钛/硅藻土复合材料，搅拌均匀，再加入柿子提取物、辛基异噻唑啉酮以及剩余的去离子水，搅拌均匀，过滤，该制备方法的工艺简单，适合工业化生产。该三效全天候光触媒室内空气净化剂的应用是将三效全天候光触媒室内空气净化剂喷涂在物体表面，在物体表面形成很薄的透明涂膜。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的三效全天候光触媒室内空气净化剂及其制备方法与应用进行具体说明。
本发明实施例提供一种三效全天候光触媒室内空气净化剂，其是由以下原料制备而成，按重量份数计，原料包括：0.5～5份纳米级锐矿型二氧化钛；1～8份纳米孔径硅藻土；3～30份柿子提取物；0.5～5份辛基异噻唑啉酮；0.5～5份分散剂；200～350份去离子水。优选的，原料包括：1～3份纳米级锐矿型二氧化钛；3～5份纳米孔径硅藻土；10～20份柿子提取物；1～4份辛基异噻唑啉酮；1～4份分散剂；250～300份去离子水。
本实施例中，分散剂可以为十二烷基苯磺酸钠或脂肪醇与环氧乙烷缩合物；纳米级锐矿型二氧化钛粒径为3～10nm，可购自于大连七色光太阳能科技开发有限公司或武汉格奥化学技术有限公司生产产品。
辛基异噻唑啉酮是一种油溶性杀菌防腐剂，其具有以下特点：1、广谱抗菌：对真菌、细菌、霉菌及酶菌都有很好的抑制能力。2、低毒长效：不含甲醛，无异味。3、杀菌力强：具有很强的杀灭霉菌的能力，效果明显优于传统防霉剂。4、对环境无害：该产品能自然降解为无毒物质，不导致环境污染。
柿子提取物是由柿子皮制备而成，具有去除甲醛、消除臭味气体、抑菌方面的特性。柿子皮中含有丰富的多酚类物质，柿子皮提取物中的柿子皮多酚主要为缩合单宁，包括黄烷醇类、花色素类、花黄素类、绿原酸等，其中的儿茶素上的酚羟基具有提供质子的活性，有很强的还原能力，甲醛的质子化提高了羰基碳上的缺电子性，儿茶素离解生成的负氧离子即与甲烷发生亲电加成反应。同时，柿子皮提取物物质具有较强的活性基团-oh，它能同臭气物质发生中和、缩合、结合、包荚等反应，因此对室内环境的主要臭气物质有明显的除臭效果，特别是对甲胺、三甲胺、氨气、吲哚的除臭能力较强。除此之外，柿子皮提取物物质中的绿原酸也是一种很好的抗菌素，因而本发明提供的柿子提取物还具有很好的抗菌作用。
本发明实施例将有机硅超细多孔分子及纳米技术结合引入室内环保领域，开创了以纳米硅笼为主体框架的新型光触媒生产应用的工艺路线，填补了室内环保领域的一项空白。采用了纳米孔径硅藻土，其孔径是普通活性炭的5000-6000倍，吸附能力极强，具有白天昼夜都能协同起作用的双效功能，经纳米改性后，通过与空气中的水分互动，在吸放水过程中大量释放负离子。另外采用了纳米锐矿型二氧化钛作为光触媒，它是世界公认的活性最强的光催化剂，经先进的双电子层分散技术制作成为透明的水溶液，还加入辛基异噻唑啉酮，它的用途主要是对内装修材料、涂料、粘合剂、香烟等产生的甲醛挥发消臭效果，施工后，附着在物体表面的光触媒可以在光照下，像空气中释放电子和空穴，与空气中的氧互动，瞬间氧化性可击穿几乎所有分子键。在夜间光触媒停止工作的时候，硅藻土依然能进行工作，不断吸附室内的有害物质，在白天有可见光和阳光的情况下，光触媒将夜间吸附的有害物质彻底分解完毕后，继续清除白天吸附的室内有害物质。因此，本品比普通光触媒的净化效率高一倍以上。而且，该产品不包含有毒有害成分，正常使用对人体没有任何伤害，接触没有不良反应。
本实施例中，原料还可以包括5～30份纳米级改性硅酸盐晶体。纳米级改性硅酸盐晶体溶于水后无色透明，生态环保，且对人体无任何副作用，其能够在有光或无光状态下均可持续不断的释放负氧离子，具有保健及抗菌消毒功效，弥补光触媒的不足。
本实施例中，原料还可以包括0.1～1份微纳米级电气石和0.1～1份茶晶。茶晶是一种天然植物精华，无毒副作用，茶晶中含有多量苯酚性氢氧基(oh)的化合物(多酚类化合物)，可以利用氢氧基中的h具有还原分解作用，以及与h交换臭气成分中的nh3、sh等附加络合作用。当空气中甲醛、苯、细菌等被茶晶捕捉时，茶晶所含的天然植物精华能够在极短的时间内将它们催化分解，杜绝二次污染。其中茶晶中的多酚类化合物可以促进纳米二氧化钛中氢氧自由基的还原作用，加之本身也具备还原能力，所以会更高效地分解空气中有害气体，如：甲醛和硫化氢等。同时微纳米级电气石和茶晶协同作用，多酚类化合物利用自己的还原作用可以促进电气石的硅酸盐矿物发射远红外线，产生负离子，调节人体机能。
本实施例中，原料还可以包括2～10份聚氨酯乳液。水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，能在常温下固化成膜，本身不含可挥发污染物，安全环保。
本实施例中，原料还可以包括0.5～3份纳米石墨烯。
本发明实施例的三效全天候光触媒室内空气净化剂的主要用途如下：
1.彻底清除装修以后，板材、油漆和家具造成的化学污染，彻底清除甲醛、苯系物、氨气、tvoc等化学污染物质。除甲醛、除污染功效显著，独特的反应机制，国内首创。
2.长期清除室内病毒和细菌，防止疾病传播。
3.长效清除室内油烟和吸烟造成的有机化学污染，持续保持室内空气质量。
本发明实施例提供一种上述的三效全天候光触媒室内空气净化剂的制备方法，其包括以下步骤：
s1、将纳米级锐矿型二氧化钛和纳米孔径硅藻土制成二氧化钛/硅藻土复合材料，由于纳米级二氧化钛容易团聚，因此，先将纳米级锐矿型二氧化钛附着在纳米孔径硅藻土表面，能够避免二氧化钛团聚，保证其分布均匀。
二氧化钛/硅藻土复合材料的具体制备方法如下：
将纳米级锐矿型二氧化钛、纳米孔径硅藻土分散于尿素水溶液中或者尿素和硝酸银质量浓度10％～30％的尿素和硝酸银水溶液中，常温下搅拌浸渍1～3h。
将浸渍后的溶液转移到蒸发器或者冷冻干燥器中，在50～90℃下干燥或者在-10～-30℃下冷冻干燥。
将干燥产物置于煅烧炉中，在350～550℃温度下，煅烧1～5h。
将煅烧产物冷却至室温后打散解聚，即得二氧化钛/硅藻土复合材料。
s2、在部分去离子水中加入分散剂，溶解后加入二氧化钛/硅藻土复合材料，搅拌均匀，再加入柿子提取物、辛基异噻唑啉酮以及剩余的去离子水，搅拌均匀，过滤。本实施例是在部分去离子水中加入分散剂，于3000～5000rpm/min分散溶解，再加入二氧化钛/硅藻土复合材料，于800～1200rpm/min搅拌均匀，再加入柿子提取物、辛基异噻唑啉酮以及剩余的去离子水，在100～500rpm/min搅拌均匀。
本实施例中，柿子提取物的具体制备方法如下：
将柿子原料干燥，具体是将柿子和柿子皮经60～70℃烘干10h以上，粉碎、过筛、制得柿子干粉。
在柿子干粉中加入丙酮水溶液，浸提、过滤至少两次，合并每次的滤液，具体是在柿子干粉中按照质量体积比1：10～15加入体积分数为40％～55％的丙酮水溶液，在40～50℃水浴避光两次浸提2h以上、过滤，得到第一滤液；收集滤渣，再按质量体积比1∶5～8加入体积分数为40％～55％的丙酮水溶液，提取1h，得到第二滤液；合并第一滤液和第二滤液。
将滤液蒸馏得到浓缩液，经冷冻干燥后得到柿子提取物。
本发明实施例的三效全天候光触媒室内空气净化剂的制备方法采用国际最先进的纳米级环保配方，制得的本品具有强烈的光催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体；能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理；还具备杀菌、除臭、自洁、净化甲醛、三苯、氯化气体等功能。选用真正纳米级(3～10nm)具备锐钛型结构的二氧化钛，所以外观呈现半透明，放置时间长，沉淀少。由于纳米颗粒微小，本产品还具备胶体特有的丁达尔现象。不含粘性胶黏剂，也不含有机溶剂，所以无二次污染；持久高效，无毒无腐蚀，能持续分解有害物质。
本发明实施例提供一种上述的三效全天候光触媒室内空气净化剂的应用，将三效全天候光触媒室内空气净化剂喷涂在物体表面，在物体表面形成很薄的透明涂膜，每公斤本产品可以用于60～100平方米的表面。依据环境条件而不同，表干时间大约10～20分钟；24小时后可完全固化结硬膜，附着力强，不易被洗掉。在适当浓度下，可用于深色家具、皮革、塑料等材料表面，干后不易泛白，不影响美观。
三效全天候光触媒室内空气净化剂的具体使用方法如下：
1.喷涂前应先将被涂物品表面清洁干净，将不适合喷涂的物体表面进行遮盖。
2.调整好喷枪压力，压力过大过小可能会造成喷涂效果的降低，为保证喷涂效果，建议使用0.3～0.5mm口径进口压缩空气喷枪进行喷涂。
3.喷涂时喷枪嘴应离被喷物体表面30～40cm的距离。
4.喷涂后，会形成透明涂膜，30分钟后在室温下可自然干燥，48小时后完全固化。
5.涂膜未完全固化前，请勿用力擦拭。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种三效全天候光触媒室内空气净化剂，其是按照以下制备方法制得：
准备原料：2kg纳米级锐矿型二氧化钛；4kg纳米孔径硅藻土；15kg柿子提取物；2kg辛基异噻唑啉酮；2kg分散剂；250kg去离子水。
将2kg纳米级锐矿型二氧化钛、4kg纳米孔径硅藻土分散于尿素水溶液中，常温下搅拌浸渍2h。将浸渍后的溶液转移到蒸发器中，在70℃下干燥。将干燥产物置于煅烧炉中，在450℃温度下，煅烧3h。将煅烧产物冷却至室温后打散解聚，即得二氧化钛/硅藻土复合材料。
在150kg去离子水中加入2kg分散剂，于4000rpm/min分散溶解，再加入二氧化钛/硅藻土复合材料，于1000rpm/min搅拌均匀，再加入15kg柿子提取物、2kg辛基异噻唑啉酮以及100kg的去离子水，在300rpm/min搅拌均匀，过滤，即得三效全天候光触媒室内空气净化剂。
实施例2
本实施例提供一种三效全天候光触媒室内空气净化剂，其是按照以下制备方法制得：
准备原料：3kg纳米级锐矿型二氧化钛；6kg纳米孔径硅藻土；20kg柿子提取物；3kg辛基异噻唑啉酮；3kg分散剂；15kg纳米级改性硅酸盐晶体；300kg去离子水。
将3kg纳米级锐矿型二氧化钛、6kg纳米孔径硅藻土分散于尿素和硝酸银质量浓度20％的尿素和硝酸银水溶液中，常温下搅拌浸渍3h。将浸渍后的溶液转移到冷冻干燥器中，在-20℃下冷冻干燥。将干燥产物置于煅烧炉中，在500℃温度下，煅烧2h。将煅烧产物冷却至室温后打散解聚，即得二氧化钛/硅藻土复合材料。
在200kg去离子水中加入3kg分散剂，于5000rpm/min分散溶解，再加入二氧化钛/硅藻土复合材料，于1200rpm/min搅拌均匀，再加入20kg柿子提取物、3kg辛基异噻唑啉酮、15kg纳米级改性硅酸盐晶体以及100kg去离子水，在500rpm/min搅拌均匀，过滤，即得三效全天候光触媒室内空气净化剂。
实施例3
本实施例提供一种三效全天候光触媒室内空气净化剂，其是按照以下制备方法制得：
准备原料：4kg纳米级锐矿型二氧化钛；4kg纳米孔径硅藻土；15kg柿子提取物；2kg辛基异噻唑啉酮；4kg分散剂；0.5kg微纳米级电气石；0.5kg茶晶；300kg去离子水。
将纳米级锐矿型二氧化钛、纳米孔径硅藻土分散于尿素水溶液中，常温下搅拌浸渍1.5h。将浸渍后的溶液转移到蒸发器中，在60℃下干燥。将干燥产物置于煅烧炉中，在400℃温度下，煅烧5h。将煅烧产物冷却至室温后打散解聚，即得二氧化钛/硅藻土复合材料。
在200kg去离子水中加入4kg分散剂，于3000rpm/min分散溶解，再加入二氧化钛/硅藻土复合材料，于800rpm/min搅拌均匀，再加入15kg柿子提取物、2kg辛基异噻唑啉酮、0.5kg微纳米级电气石、0.5kg茶晶以及100kg去离子水，在100rpm/min搅拌均匀，过滤，即得三效全天候光触媒室内空气净化剂。
实施例4
本实施例提供一种三效全天候光触媒室内空气净化剂，其是按照以下制备方法制得：
准备原料：5kg纳米级锐矿型二氧化钛；7kg纳米孔径硅藻土；10kg柿子提取物；2kg辛基异噻唑啉酮；4kg分散剂；5kg聚氨酯乳液；2kg纳米石墨烯；350kg去离子水。
将5kg纳米级锐矿型二氧化钛、7kg纳米孔径硅藻土分散于尿素和硝酸银质量浓度15％的尿素和硝酸银水溶液中，常温下搅拌浸渍3h。将浸渍后的溶液转移到冷冻干燥器中，在-25℃下冷冻干燥。将干燥产物置于煅烧炉中，在500℃温度下，煅烧1.5h。将煅烧产物冷却至室温后打散解聚，即得二氧化钛/硅藻土复合材料。
在250kg去离子水中加入4kg分散剂，于4000rpm/min分散溶解，再加入二氧化钛/硅藻土复合材料，于1000rpm/min搅拌均匀，再加入10kg柿子提取物、2kg辛基异噻唑啉酮、5kg聚氨酯乳液、2kg纳米石墨烯以及100kg去离子水，在200rpm/min搅拌均匀，过滤，即得三效全天候光触媒室内空气净化剂。
以下对实施例1～4的三效全天候光触媒室内空气净化剂的性能检测。
一、本实施例的三效全天候光触媒室内空气净化剂常作为喷涂料使用，除了具有良好的空气净化能力，还应达到一般内墙涂料对耐水、耐碱、耐老化、耐洗刷等方面的要求。根据有关内墙涂料相关国家或行业标准规定，对实施例1～4的产品进行检测，结果如表1所示。
表1实施例1～4的产品的性能检测结果
由上表可以看出：本发明实施例的三效全天候光触媒室内空气净化剂不仅具有空气净化能力，而且各项性能能满足或大大超过涂料标准要求。
二、分别采用实施例1～4的产品100g均匀喷射在面积为8m2的的样品表面、干燥，然后分别将4块喷射有不同产品的样品和未处理的空白样品置于20m2每的封闭空间内进行污染物试验，结果如下表所示。
表2实施例1～4的产品的污染物试验结果
由上表可以看出，本发明实施例的三效全天候光触媒室内空气净化剂对空气中的不同污染物均有快速、较彻底的净化效果。
综上所述，本发明实施例的三效全天候光触媒室内空气净化剂具备杀菌防霉、除臭、自洁、净化甲醛、三苯、氯化气体等功能，且净化效率高，能有效地降解空气中有毒有害气体，杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理；该三效全天候光触媒室内空气净化剂的制备方法的工艺简单，适合工业化生产；该三效全天候光触媒室内空气净化剂的应用是将三效全天候光触媒室内空气净化剂喷涂在物体表面，在物体表面形成很薄的透明涂膜。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。