本发明涉及空气净化材料领域，具体涉及用于室内空气净化的金属有机多孔材料及制备方法。
背景技术：
室内空气污染源主要有厨房煮饭炒菜产生的一氧化碳、氮氧化物及强致癌物；室内装饰材料、化妆品、新家具等散发出的有毒有害物质，主要有甲醛、苯、醚酯类，三氯乙烯、丙烯腈等挥发性有机物等；另外还有潮湿滋生的真菌等。目前常规的净化方式为活性炭吸附，但由于吸附量有限，难以根除有害物。降解是解决空气有机物污染较好的技术手段。而现有主要采用催化降解，由于受催化材料和环境限制，目前的催化降解材料效率并不高。
申请号为cn201410496600.1的专利申请公开了一种多孔硅胶空气净化颗粒及其制备方法，颗粒的比表面积为250-500m2/g、孔体积为1.2-2.0ml/g、平均孔径5-50nm、平均粒径为10-100μm，具有比表面积大、孔隙发达、吸附能力强等特点，可以用于吸附甲醛、氨、tvoc等气体，能够用于空气净化，祛除有害气体。硅胶表面带有自由羟基，对甲醛这类的极性物质的吸附能力强，甲醛去除率可以达到85%以上。另外，本发明的硅胶二氧化硅纯度高，其本身无毒无害且不含任何重金属，是绿色环保的空气净化产品。本发明制备方法工艺成熟，易于实现工业化生产。其主要靠吸附作用去除污染物，然而吸附量有限，污染物去除效果并不理想。
申请号为201110236881.3的专利申请公开了一种能净化室内空气及消除二手烟的过滤材料，采用天然矿物海泡石、凹凸棒石、电气石、稀土矿物、纳米二氧化硅、无毒粘合剂等合成的一种浆料，将浆料均匀粘合在pet纤维层中，经烘干、整形、折叠加工成厚度15-60mm不等高度的过滤材料。能够将室内空气中的有毒有害物质及烟草燃烧后的有害溶胶物质吸附、过滤和催化。过滤材料能够释放出远红外射线，由此激发天然矿物电气石长久、稳定地释放負离子，其负离子浓度(>6000个/cm3)大大超出世界卫生组织确认的室内清新空气的标准(1000-1500个/cm3)，达到杀菌、灭毒、除异味、消除二手烟、输出洁净空气，彻底改善室内空气污染的状况。然而其催化效果其也受吸附作用的限制。
申请号为cn201410013436.4的专利申请公开了一种包括鸟巢型纳米纤维材料的空气过滤介质材料，其中所述鸟巢型纳米纤维材料为由具有多孔结构的纳米纤维和纳米颗粒交织而成的鸟巢状颗粒，所述纳米颗粒由形成所述鸟巢型纳米纤维材料的同种/或不同物质形成。并且所述鸟巢型纳米纤维材料可与其他活性颗粒组合制成多功能的复合空气过滤介质材料。此外，本发明还公开了包括所述空气过滤介质材料的空气过滤介质和空气过滤器，以及采用本发明空气过滤器的空气过滤方法。本发明的空气过滤介质材料能高效率过滤空气中的空气中的有毒气体、其中挥发性有机物就多达五十余种，此外还具有吸附空气中的颗粒污染物并去除异味，从而仅用一种材料就能达到令人满意的空气净化效果。然而其制备工艺复杂，成本较高。
申请号为cn02828843.2的专利申请公开了一种纳米催化氧化空气过滤系统，使用分子筛为过滤材料，如孔道大小由0.4-2纳米不等的沸石、微米或纳米孔道晶体物质，来过滤空气中的污染物，污染物连同电离子群被吸附于以上孔道过滤材料，随即被催化及分解于孔道当中，其中的电离子群可被其它氧化物发生器产生的氧化物所代替，另外，以上过滤材料还可包含过渡金属，并用发热来代替或协助氧化物发生器来把物料再生，当开启发热器，过渡金属会催化污染物于孔道中的氧化分解过程，最终催化氧化过程后只会产生细水分子及二氧化碳，细菌也被杜绝在清洁干净的环境中。其吸附污染物饱和后即需要再生，使用不便。
技术实现要素：
针对以上缺陷，本发明的第一个目的是提供一种用于室内空气净化的金属有机多孔材料为含有钯基的金属-有机多孔材料，该用于室内空气净化的金属有机多孔材料具有较高的比表面积，和对有机气体的亲和性，而且对空气中的可挥发有机物具有显著的分解性能。
为解决上述技术问题，本发明的用于室内空气净化的金属有机多孔材料为含有钯基的金属-有机多孔材料由如下方法制备得到：（1）将钯源均匀分散在硅烷客体中，得到钯源分散液；（2）在所述钯源分散液中加入玻化微珠和硅酸镁锂，水热反应得到含钯基的金属-有机多孔材料。
本发明所述的硅烷即硅与氢的化合物，是一系列化合物的总称，包括甲硅烷(sih4)、乙硅烷(si2h6)和一些更高级的硅氢化合物等等。对于常温常压下为气体的硅烷，需要在加压和低温的条件下液化为液体，再加入钯源进行操作。
本发明所述的钯源是指含钯元素的化合物，例如，氯化钯、硝酸钯、硫酸钯、四氯钯酸钠等等。
本发明所述的玻化微珠可以采用市售的玻化微珠，市售的玻化微珠是一种环保型新型无机轻质绝热材料，除具有质轻、保温、绝热、防火的优异性能外，还具有不燃烧，强度高，吸水率低，易和性好、使用寿命长的优点。将矿砂在电炉加热方式下膨化，通过对温度和原料滞空时间的精确控制，使产品表面溶融，气孔封闭，呈不规则球状颗粒，内部多孔空腔结构，表面玻化封闭，光泽平滑，理化性能十分稳定。玻化微珠的规格按用途分为小于80kg/m³，80～100kg/m3，100～120kg/m3，大于120kg/m3这么几个标准。
所述的硅酸镁锂为硅酸镁锂水溶液，硅酸镁锂凝胶和多数无机凝胶一样，与其它配料混合前也必须先制成水分散液，形成胶体结构，再加入配方中的其它成份。所述的硅酸镁锂水溶液可采用常规市售的硅酸镁锂水溶液，常规的硅酸镁锂质量百分数为0.1-3%，其余成份为水的硅酸镁锂溶液。硅酸镁锂具有增稠性和触变性，且吸附能力强。硅酸镁锂凝胶水分散液粘度随体系固含量与水中电解质含量而变化，分散在自来水中较分散在去离子水中粘度高，但自来水中杂质较多，本发明优选可采用去离子水配制硅酸镁锂水溶液。
硅酸镁锂凝胶在水体系中成胶能力强，在较低固含量下能形成较高粘度的胶体。成胶不受温度限制，在冷水和热水中都能分散水化，因此不限制其配制温度。硅酸镁锂水溶液配制可采用高剪切混合搅拌和使用温水加快水化成胶速度。例如：硅酸镁锂固含量2～3%，用冷水水化需要浸泡4h以上，并且还需要中间搅拌数次，最后搅拌20分钟，如果使用50℃以上热水水化配制硅酸镁锂溶液，此时即使用低速搅拌装置也可在5～10分钟内获得最佳分散，得到硅酸镁锂容易也。
水热法又称热液法，属液相化学法的范畴。是指在密封的压力容器中，以水为溶剂，在高温高压的条件下进行的化学反应。水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。本发明所述的水热反应即水热合成，水热合成是指温度为100～1000℃、压力为1mpa～1gpa条件下利用水溶液中物质化学反应所进行的合成。本发明采用水热反应的优势在于，在亚临界和超临界水热条件下，由于反应处于分子水平，反应性提高，因而水热反应可以替代高温固相反应。又由于水热反应的均相成核及非均相成核机理与固相反应的扩散机制不同，因而反应更均匀，更充分，得到的材料疏松多孔，过滤性能好。
作为优选的技术方案，步骤（1）所述钯源为二氯化钯或四氯钯酸钠中的至少一种。
作为优选的技术方案，步骤（1）所述钯源中的钯与所述硅烷的质量比为3～15:10～60。
玻化微珠起着的作用之一是作为多孔过滤材料的模板，玻化微珠的规格过大，可能造成金属有机多孔材料的催化剂与空气接触面积小、孔少且多，空气中的大颗粒物不易被拦截，过滤效果差，催化分解有害物质的能力也差，经过大量的实验发现，玻化微珠的规格为小于80kg/m³时，空气的净化效果均很好，因此作为优选的技术方案，所述步骤（2）中玻化微珠的规格为小于80kg/m³。
此外，大量的实验表明玻化微珠、硅酸镁锂与硅烷的比例也对空气净化的金属有机多孔材料的过滤性能有着重要的影响，硅酸镁锂的含量过多，空气净化的金属有机多孔材料易板结，使用寿命短，过少空气净化的金属有机多孔材料又不均匀，且使用寿命短，过滤性能差；玻化微珠过少，形成的孔道少，过滤性能差，玻化微珠过多，粘结性差，过滤效果差；硅烷过少，空气净化的金属有机多孔材料不均匀，硅烷过多，造成浪费和污染，生产成本高。经过试验，当玻化微珠、硅酸镁锂与硅烷的质量比为5～10:2～5:10～60时，得到的材料过滤性能好，使用寿命较长，因此作为优选的技术方案，所述步骤（2）中的玻化微珠、硅酸镁锂与硅烷的质量比为5～10:2～5:10～60。
本发明的水热反应是空气净化的金属有机多孔材料合成的关键步骤，水热反应的温度和压力对空气净化的金属有机多孔材料的性能有一定的影响，水热反应的温度过高，得到的多孔材料的有毒有害气体分解能力弱，水热反应温度过低，得到金属有机多孔材料过滤性能很差；水热反应的压力过低，得到金属有机多孔材料过滤性能很差，水热反应的压力过高，得到金属有机多孔材料有毒有害气体分解能力弱很差，经过大量实验发现，当水热反应的温度为100～200℃并且压力为1mpa～1.5mpa，制备得到的金属有机多孔材料有毒有害气体分解能力弱很好，并且过滤性能也较好，因此，作为优选的技术方案，所述步骤（2）中的水热反应的温度为100～200℃、压力为1mpa～1.5mpa。
本发明的第二个目的是提供上述一种用于室内空气净化的金属有机多孔材料的制备方法，，所述含有钯基的金属-有机多孔材料的制备方法如下：（1）将钯源均匀分散在硅烷客体中，得到钯源分散液；（2）在所述钯源分散液中加入玻化微珠和硅酸镁锂，水热反应得到含钯基的金属-有机多孔材料。
作为优选的技术方案，步骤（1）所述钯源为二氯化钯或四氯钯酸钠中的至少一种。
作为优选的技术方案，步骤（1）所述钯源中的钯与所述硅烷的质量比为3～15:10～60。
作为优选的技术方案，所述步骤（2）中的玻化微珠、硅酸镁锂与硅烷的质量比为5～10:2～5:10～60，所述玻化微珠的规格为小于80kg/m³。
作为优选的技术方案，所述步骤（2）中的水热反应的温度为100～200℃、压力为1mpa～1.5mpa。
有益效果：本发明以将钯源均匀分散在硅烷客体中，然后加入玻化微珠、硅酸镁锂中水热反应，形成钯基金属有机多孔材料,相比现有技术的显著的优势是该多孔材料具有较高的比表面积，和对有机气体的亲和性，而且对空气中的可挥发有机物具有显著的分解性能,是一种先进的空气净化材料。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
(1）二氯化钯作为钯源，取二氯化钯53.1g均匀分散在330g硅烷中，得到钯源分散液；（2）在所述钯源分散液中加入规格小于80kg/m³的市售玻化微珠170g和硅酸镁锂90g，在水热反应釜中水热反应得到含钯基的金属-有机多孔材料，水热反应的温度110℃、反应的压力为1.2mpa。
测量新装修的办公室内外的空气中pm10颗粒、甲醛含量，测量结果详见表1。再将制备得到的含钯基的金属-有机多孔材料装入新装修的办公室的空调进风口，2小时后测量其净化效果详见表1。
实施例2
(1）二氯化钯作为钯源，取二氯化钯53.1g均匀分散在600g硅烷中，得到钯源分散液；（2）在所述钯源分散液中加入规格小于80kg/m³的市售玻化微珠100g和硅酸镁锂50g，在水热反应釜中水热反应得到含钯基的金属-有机多孔材料，水热反应的温度110℃、反应的压力为1.2mpa。
测量新装修的办公室内外的空气中pm10颗粒、甲醛含量，测量结果详见表1。再将制备得到的含钯基的金属-有机多孔材料装入新装修的办公室的空调进风口，2小时后测量其净化效果详见表1。
实施例3
(1）二氯化钯作为钯源，取二氯化钯53.1g均匀分散在350g硅烷中，得到钯源分散液；（2）在所述钯源分散液中加入规格小于80kg/m³的市售玻化微珠180g和硅酸镁锂90g，在水热反应釜中水热反应得到含钯基的金属-有机多孔材料，水热反应的温度130℃、反应的压力为1.4mpa。
测量新装修的办公室内外的空气中pm10颗粒、甲醛含量，测量结果详见表1。再将制备得到的含钯基的金属-有机多孔材料装入新装修的办公室的空调进风口，2小时后测量其净化效果详见表1。
实施例4
(1）二氯化钯作为钯源，取二氯化钯53.1g均匀分散在400g硅烷中，得到钯源分散液；（2）在所述钯源分散液中加入规格小于80kg/m³的市售玻化微珠250g和硅酸镁锂100g，在水热反应釜中水热反应得到含钯基的金属-有机多孔材料，水热反应的温度150℃、反应的压力为1.6mpa。
测量新装修的办公室内外的空气中pm10颗粒、甲醛含量，测量结果详见表1。再将制备得到的含钯基的金属-有机多孔材料装入新装修的办公室的空调进风口，2小时后测量其净化效果详见表1。
实施例5
(1）四氯钯酸钠作为钯源，取四氯钯酸钠89g均匀分散在330g硅烷中，得到钯源分散液；（2）在所述钯源分散液中加入规格小于80kg/m³的市售玻化微珠170g和硅酸镁锂90g，在水热反应釜中水热反应得到含钯基的金属-有机多孔材料，水热反应的温度110℃、反应的压力为1.2mpa。
测量新装修的办公室内外的空气中pm10颗粒、甲醛含量，测量结果详见表1。再将制备得到的含钯基的金属-有机多孔材料装入新装修的办公室的空调进风口，2小时后测量其净化效果详见表1。
实施例6
(1）四氯钯酸钠作为钯源，取四氯钯酸钠89g均匀分散在330g硅烷中，得到钯源分散液；（2）在所述钯源分散液中加入规格小于80kg/m³的市售玻化微珠250g和硅酸镁锂100g，在水热反应釜中水热反应得到含钯基的金属-有机多孔材料，水热反应的温度150℃、反应的压力为1.6mpa。
测量新装修的办公室内外的空气中pm10颗粒、甲醛含量，测量结果详见表1。再将制备得到的含钯基的金属-有机多孔材料装入新装修的办公室的空调进风口，2小时后测量其净化效果详见表1。
实施例7
(1）四氯钯酸钠作为钯源，取四氯钯酸钠89g均匀分散在330g硅烷中，得到钯源分散液；（2）在所述钯源分散液中加入规格小于80kg/m³的市售玻化微珠100g和硅酸镁锂50g，在水热反应釜中水热反应得到含钯基的金属-有机多孔材料，水热反应的温度110℃、反应的压力为1.2mpa。
测量新装修的办公室内外的空气中pm10颗粒、甲醛含量，测量结果详见表1。再将制备得到的含钯基的金属-有机多孔材料装入新装修的办公室的空调进风口，2小时后测量其净化效果详见表1。
实施例8
(1）四氯钯酸钠作为钯源，取四氯钯酸钠89g均匀分散在330g硅烷中，得到钯源分散液；（2）在所述钯源分散液中加入规格小于80kg/m³的市售玻化微珠170g和硅酸镁锂90g，在水热反应釜中水热反应得到含钯基的金属-有机多孔材料，水热反应的温度110℃、反应的压力为1.2mpa。
测量新装修的办公室内外的空气中pm10颗粒、甲醛含量，测量结果详见表1。再将制备得到的含钯基的金属-有机多孔材料装入新装修的办公室的空调进风口，2小时后测量其净化效果详见表1。
实施例9
(1）二氯化钯作为钯源，取二氯化钯70.8g均匀分散在400g硅烷中，得到钯源分散液；（2）在所述钯源分散液中加入规格小于80kg/m³的市售玻化微珠390g和硅酸镁锂90g，在水热反应釜中水热反应得到含钯基的金属-有机多孔材料，水热反应的温度130℃、反应的压力为1.4mpa。
测量新装修的办公室内外的空气中pm10颗粒、甲醛含量，测量结果详见表1。再将制备得到的含钯基的金属-有机多孔材料装入新装修的办公室的空调进风口，2小时后测量其净化效果详见表1。
实施例10
(1）二氯化钯作为钯源，取二氯化钯70.8g均匀分散在400g硅烷中，得到钯源分散液；（2）在所述钯源分散液中加入规格小于80kg/m³的市售玻化微珠390g和硅酸镁锂90g，在水热反应釜中水热反应得到含钯基的金属-有机多孔材料，水热反应的温度150℃、反应的压力为1.6mpa。
测量新装修的办公室内外的空气中pm10颗粒、甲醛含量，测量结果详见表1。再将制备得到的含钯基的金属-有机多孔材料装入新装修的办公室的空调进风口，2小时后测量其净化效果详见表1。
对比例1
在330g硅烷中加入规格小于80kg/m³的市售玻化微珠170g和硅酸镁锂90g，在水热反应釜中水热反应得到金属-有机多孔材料，水热反应的温度110℃、反应的压力为1.2mpa。
测量新装修的办公室内外的空气中pm10颗粒、甲醛含量，测量结果详见表1。再将制备得到的金属-有机多孔材料装入新装修的办公室的空调进风口，2小时后测量其净化效果详见表1。
对比例2
四氯钯酸钠作为钯源，取四氯钯酸钠89g与规格小于80kg/m³的市售玻化微珠170g和硅酸镁锂90g，在水热反应釜中水热反应得到含钯基的多孔材料，水热反应的温度110℃、反应的压力为1.2mpa。
测量新装修的办公室内外的空气中pm10颗粒、甲醛含量，测量结果详见表1。再将制备得到的含钯基的金属-有机多孔材料装入新装修的办公室的空调进风口，2小时后测量其净化效果详见表1。
表1实施例及对比例室内空气净化效果