本发明属于空气净化技术领域，涉及一种用于高效净化甲醛的多孔材料及其制备方法。
背景技术：
甲醛是原浆毒物质，能够与蛋白质中的氨基结合，进而生成甲酰化蛋白。甲醛对于人体健康的影响包括嗅觉异常、呼吸道刺激、肺功能异常、中枢神经系统影响、免疫功能异常以及损伤细胞内遗传物质，危害严重，不可不察。因此，我国标准规定室内空气中的甲醛浓度不能大于0.08mg/m3，而公共场所空气中的甲醛浓度不得超过0.12mg/m3。
目前，室内甲醛污染已成为我国最主要的室内空气污染问题，严重危害人们的生命健康。在日常生活中，装修残留的甲醛、厨房燃料经不完全燃烧产生的甲醛以及日用品(如化纤纺织品、化妆品、清洁剂、杀虫剂等)中含有的甲醛时刻威胁着人们的健康。
针对甲醛污染的治理方法已成为环境污染治理研究的热点之一，研究者提出了多种治理甲醛污染的方法，包括通气换气法、植物净化法、物理吸附法等。但是，现有方法都不能有效解决甲醛污染问题。因此，研究一种能够高效、快速吸收甲醛的新材料是目前亟待解决的难题。
中国发明专利申请cn103721705a公开了一种多孔tio2纤维负载贵金属甲醛室温氧化催化剂及其制备方法，该催化剂以多孔tio2纤维作为载体和光催化剂，通过负载作为室温氧化催化剂的0价贵金属对甲醛进行催化氧化，进而实现净化空气的效果，但是多孔tio2纤维的制备工艺复杂，条件苛刻，成品率低，并且需要使用贵金属，使得生产成本大大增加，不利于大规模推广应用。
中国发明专利申请cn104209145a公开了一种用于降解甲醛的纳米球状多孔弱光光触媒，虽然该光触媒实现了在弱光条件下净化甲醛的效果，但是仍需要弱光作为引发催化氧化反应的关键因素，方法在极弱光或无光条件下则无法持续进行。
中国发明专利申请cn105092655a公开了一种用于甲醛快速检测的新型钯多孔硅传感器，但是该传感器仅能够实现甲醛的有效吸附，而无法达到从根本上消除甲醛的效果。
技术实现要素：
为了解决现有的甲醛净化产品中存在的制备工艺复杂、生产原料成本高、光依赖性强、无法消除甲醛等技术问题，本发明旨在提供一种用于快速、高效净化甲醛的多孔材料及其制备方法，制备方法简便易行，原料廉价易得，所得产物无需依赖光照即可实现消除甲醛的效果。
具体而言，本发明采用如下技术方案：
一种用于净化甲醛的多孔材料，其比表面积为50～3550m2/g，并且其由以重量份计的下列成分组成：8～24份多孔载体材料、4～56份手性氨基醇、2～15份氧化镁、1～3份可溶性弱酸盐、1～7份二氧化钛和1～7份二氧化锡。
优选的，上述用于净化甲醛的多孔材料由以重量份计的下列成分组成：12～20份多孔载体材料、20～40份手性氨基醇、5～10份氧化镁、1.5～2.5份可溶性弱酸盐、3～6份二氧化钛和3～6份二氧化锡。
更优选的，上述用于净化甲醛的多孔材料由以重量份计的下列成分组成：15份多孔载体材料、30份手性氨基醇、8份氧化镁、2份可溶性弱酸盐、5份二氧化钛和5份二氧化锡。
在上述用于净化甲醛的多孔材料中，所述多孔载体材料选自硅藻土、活性炭、沸石分子筛、天然木纤维中的任意一种或其任意比例的混合物，并且所述多孔载体材料的单个颗粒的粒径为0.005～4mm，颗粒表面上的微孔孔径为0.05～1000μm。
在上述用于净化甲醛的多孔材料中，所述手性氨基醇为两种对映异构体分子等摩尔混合后的外消旋体，选自1,2-二甲氨基乙醇、2,3-二甲氨基丙醇、1,2-二乙氨基乙醇、1,2-二苯氨基乙醇、1,2,2-三苯基-1,2-二氨基乙醇、2,2-二乙基-1,2-二氨基乙醇、n-甲基-n-乙基氨基三丁醇中的任意一种或其任意比例的混合物，上述手性氨基醇的结构式如下所示。
在上述用于净化甲醛的多孔材料中，所述可溶性弱酸盐选自碳酸盐、碳酸氢盐、亚硫酸盐、硅酸盐、饱和一元羧酸盐中的任意一种或其任意比例的混合物。
上述用于净化甲醛的多孔材料可以根据具体的要求装入不同尺寸的、具有透气性的纸袋、塑料袋或无纺布袋中，进而加工成吸附包、除醛香包等，以便满足日常室内、车内清除甲醛的需求。
一种用于净化甲醛的多孔材料的制备方法，其包括如下步骤：
1)将配方量的手性氨基醇和可溶性弱酸盐加入到溶剂中，于室温搅拌，使得所述手性氨基醇和可溶性弱酸盐溶解，得到溶液a；
2)将配方量的氧化镁、二氧化钛和二氧化锡混合，得到混合物b；
3)将步骤2)中得到的混合物b加入到步骤1)中获得的溶液a中，通过搅拌或超声震动的方式分散均匀，得到混合物c；
4)将配方量的多孔载体材料加入到步骤3)中得到的混合物c中，搅拌或超声震动2～12小时，静置2～8小时，然后于20～75℃烘干，得到用于净化甲醛的多孔材料。
在上述制备方法中，所述溶剂既可以是无机溶剂，也可以是有机溶剂；当所述溶剂为无机溶剂时，优选水；当所述溶剂为有机溶剂时，优选乙醇。
在上述制备方法中，所述搅拌通过机械搅拌装置或磁力搅拌装置完成。
在本发明的用于净化甲醛的多孔材料中，手性氨基醇在碱性和/或催化条件下能够与甲醛发生羟醛缩合反应，从而达到净化甲醛的作用；氧化镁能够吸收空气中的水和二氧化碳，进而生成碱式碳酸镁，配合可溶性弱酸盐为羟醛缩合反应提供碱性环境；二氧化钛、二氧化锡等因其自身具有催化性能而被用作催化剂，提高羟醛缩合反应的效率，增强复合材料去除甲醛的能力；多孔载体材料是构建最终的多孔材料的骨架，通过将上述成分均匀分布在载体材料上，可以利用巨大的比表面积在最大程度的接触面积上实现甲醛与活性成分的接触和吸附，进而有利于后续羟醛缩合反应的进行。
与现有技术相比，本发明中的用于净化甲醛的多孔材料有效解决了现有除甲醛材料存在的制备工艺复杂、生产原料成本高、光依赖性强、无法消除甲醛等技术问题，制备方法简单易行，原材料廉价易得，在极弱光或无光条件下也能实现快速、高效的甲醛净化效果，适合于大规模推广应用，极具市场前景。
附图说明
图1为实施例5中制备的多孔材料的sem谱图。
图2为应用多孔材料净化空气中的甲醛的效果示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体的实施例对本发明中的技术方案做出进一步的描述。除非另有说明，下列实施例中所使用的仪器、材料、试剂等均可通过常规商业手段获得。
实施例1：用于净化甲醛的多孔材料的制备。
1)将4g1,2-二甲氨基乙醇和1g碳酸钠加入到50g去离子水中，于室温机械搅拌，使得1,2-二甲氨基乙醇和碳酸钠溶解，得到溶液a；
2)将2g氧化镁、1g二氧化钛和1g二氧化锡混合，得到混合物b；
3)将步骤2)中得到的混合物b加入到步骤1)中获得的溶液a中，通过机械搅拌的方式分散均匀，得到混合物c；
4)将8g硅藻土(平均粒径为5～8μm，孔径为0.05～0.1μm)加入到步骤3)中得到的混合物c中，机械搅拌6小时，静置4小时，然后于70℃烘干，得到用于净化甲醛的多孔材料。经测定，该多孔材料的比表面积为1100m2/g。
实施例2：用于净化甲醛的多孔材料的制备。
1)将56g2,3-二甲氨基丙醇和3g碳酸氢钠加入到600g无水乙醇中，于室温磁力搅拌，使得2,3-二甲氨基丙醇和碳酸氢钠溶解，得到溶液a；
2)将15g氧化镁、7g二氧化钛和7g二氧化锡混合，得到混合物b；
3)将步骤2)中得到的混合物b加入到步骤1)中获得的溶液a中，通过磁力搅拌的方式分散均匀，得到混合物c；
4)将24g活性炭(平均粒径为100～150μm，孔径为1～2μm)加入到步骤3)中得到的混合物c中，磁力搅拌8小时，静置6小时，然后于60℃烘干，得到用于净化甲醛的多孔材料。经测定，该多孔材料的比表面积为550m2/g。
实施例3：用于净化甲醛的多孔材料的制备。
1)将10g1,2-二乙氨基乙醇、10g1,2-二苯氨基乙醇和1.5g亚硫酸钠加入到300g去离子水中，于室温机械搅拌，使得1,2-二乙氨基乙醇、1,2-二苯氨基乙醇和亚硫酸钠溶解，得到溶液a；
2)将5g氧化镁、3g二氧化钛和3g二氧化锡混合，得到混合物b；
3)将步骤2)中得到的混合物b加入到步骤1)中获得的溶液a中，通过超声震动的方式分散均匀，得到混合物c；
4)将12g沸石分子筛(平均粒径为1～2mm，孔径为0.05～0.1μm)加入到步骤3)中得到的混合物c中，机械搅拌5小时，静置5小时，然后于70℃烘干，得到用于净化甲醛的多孔材料。经测定，该多孔材料的比表面积为260m2/g。
实施例4：用于净化甲醛的多孔材料的制备。
1)将40g1,2,2-三苯基-1,2-二氨基乙醇和2.5g硅酸钠加入到500g无水乙醇中，于室温磁力搅拌，使得1,2,2-三苯基-1,2-二氨基乙醇和硅酸钠溶解，得到溶液a；
2)将10g氧化镁、6g二氧化钛和6g二氧化锡混合，得到混合物b；
3)将步骤2)中得到的混合物b加入到步骤1)中获得的溶液a中，通过超声震动的方式分散均匀，得到混合物c；
4)将10g硅藻土(平均粒径为5～8μm，孔径为0.05～0.1μm)和10g活性炭(平均粒径为100～150μm，孔径为1～2μm)加入到步骤3)中得到的混合物c中，磁力搅拌8小时，静置6小时，然后于50℃烘干，得到用于净化甲醛的多孔材料。经测定，该多孔材料的比表面积为720m2/g。
实施例5：用于净化甲醛的多孔材料的制备。
1)将30g2,2-二乙基-1,2-二氨基乙醇和2g乙酸钠加入到400g去离子水中，于室温机械搅拌，使得2,2-二乙基-1,2-二氨基乙醇和乙酸钠溶解，得到溶液a；
2)将8g氧化镁、5g二氧化钛和5g二氧化锡混合，得到混合物b；
3)将步骤2)中得到的混合物b加入到步骤1)中获得的溶液a中，通过机械搅拌的方式分散均匀，得到混合物c；
4)将15g活性炭(平均粒径为100～150μm，孔径为1～2μm)加入到步骤3)中得到的混合物c中，机械搅拌6小时，静置4小时，然后于60℃烘干，得到用于净化甲醛的多孔材料。经测定，该多孔材料的比表面积为470m2/g，其sem谱图如图1所示。
实施例6：多孔材料的甲醛净化效果实验。
分别称取50g实施例1～5中的多孔材料并装入具有透气性的无纺布袋中作为待测样品，同时按照cn104209145a中记载的方法制备纳米球状多孔弱光光触媒，称取50g并装入具有透气性的无纺布袋中作为平行对照品。
将上述除甲醛产品分别置于封闭实验装置的中心位置，加入3.3μl的30％甲醛液体后立即关闭装置门，打开加热台，开启风扇搅拌，使得甲醛气体均匀分布于整个实验装置中，同时使用甲醛传感器实时记录实验装置中的甲醛气体浓度，并按照下式计算甲醛去除率(％)：甲醛去除率＝(c0-ct)/c0×100％，其中：c0为初始含量，ct为某时刻的实时含量，相应的实验结果如图2所示。
如图2可知，现有产品去除甲醛的曲线基本上呈线性，随着时间的推移呈现出匀速去除的态势，实验时间为40分钟时，甲醛去除率可达到50％左右。与之相比，本发明的多孔材料在实验最初的3～4分钟内就能够达到90％以上的甲醛去除率。由此可见，本发明的多孔材料确实具备快速、高效净化甲醛的功能。另外，由于测试过程处于极弱光或无光环境中，因此需要借助光催化反应的现有产品的除醛效果不甚理想，而本发明的多孔材料不依赖于环境中的光照条件，可以在白天和夜晚持续高效净化甲醛，效果令人满意。