CN108926994A - 可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂及其配制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂及其配制方法，可见光光触媒在可见光的激发下可以产生活性自由基将甲醛和空气中的细菌降解为水和二氧化碳，甲醛捕捉剂可以直接和甲醛反应生成对人体无毒害作用的化学物质，银纳米颗粒抗菌剂能够抑制细菌的生长，可以降低室内空气甲醛气体的含量，降低细菌的数目，提高空气质量。

Description

可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂及其配制方法
技术领域：
本发明涉及一种可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂及其配制方法。
背景技术：
目前，日常生活中的室内装修材料及家具中使用的油漆、胶合板、刨花板、等材料均含有甲醛、苯、甲苯、乙醇、氯仿等有害气体，这些物质都具有致癌性。除家庭装修材料释放的有机可挥发性气体外，人或者宠物也会携带大量的细菌，在相对密封的室内空间，细菌会在空气中通过飞沫或者直接接触进行传播，降低室内的空气质量。由于室内空气甲醛等有机可挥发性气体含量超标、人或者宠物活动带来的细菌传播等问题日益严重，室内空气净化已经越来越受到重视。
光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料总称，在光源的辐照下，产生具有高活性的自由基，活性自由基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，具备除甲醛、除臭、抗污、净化空气等功能，因此光触媒被广泛用于室内空气净化。然而目前用于空气净化的光触媒仅对紫外光具有响应性，在室内环境中太阳光或者灯光中紫外光含量极少，因此紫外光响应性的光触媒降解甲醛，净化空气的作用并不显著。
发明内容：
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，提供一种在可见光条件下甲醛去除率大大提高，降低细菌的数目，改善空气质量的可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂及其配制方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂，包括以下质量份数的原料：可见光光触媒12-18份、甲醛捕捉剂20-30份、纳米银溶胶8-10份、分散剂0.1-2份、去离子水65-80份。
所述可见光光触媒包括可见光响应性的纳米二氧化钛颗粒，可见光光触媒的粒径为5-500nm。
所述甲醛捕捉剂为茶多酚，茶多酚是茶叶中存在的天然化学物质，包括黄烷醇类、花色苷类、黄酮类、黄酮醇类和酚酸类等。
所述纳米银溶胶中银纳米颗粒的粒径为10-200nm，对常见的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌等具有优异的抗菌性能。
所述分散剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵或十二烷基磺酸钠，对二氧化钛和银纳米颗粒具有良好分散性。
一种多功能空气净化剂的其制备方法，根据质量份数将可见光光触媒加入到质量分数为0.1-5%的分散剂的水溶液中，高速搅拌10min，随后分别在搅拌条件下加入纳米银溶胶、甲醛捕捉剂和去离子水，继续分散20min。
优选的，所述可见光光触媒的制备方法为，用钛酸丁酯作为钛源，将18 mL钛酸丁酯和6mL冰醋酸在磁力搅拌下先后逐滴加入到16 mL无水乙醇中，形成A溶液；取6mL1.6mlo/L硝酸溶液加入到8mL无水乙醇中，然后加入作为银源、氮源或铁源的前驱体溶液，磁力搅拌30 min形成B溶液，将B液逐滴加入A溶液中搅拌30 min制得TiO2凝胶，凝胶在室温下陈化24 h，80℃条件下干燥4天后进行研磨，然后在箱式炉中400℃煅烧4h后冷却至室温后用研钵进行研磨成粉末，制成品可见光光触媒。
所述银源前驱体溶液的制作方法为，将0.05g硝酸银溶解在5mL水中；所述氮源前驱体溶液的制作方法为，将0.12g碳酸铵溶解在5mL水中；所述铁源前驱体溶液的制作方法为，将0.2g硝酸铁溶解在5mL水中。
所述纳米银溶胶的制备方法为，取100 m L 5 mM柠檬酸三钠溶液和0.1 mM 单宁酸溶液在 250℃恒温回流加热，沸腾后迅速加入1mL 25mM的AgNO3水溶液，溶液颜色从无色变为浅黄色和亮黄色，2-3 min 后溶液颜色趋于稳定，继续搅拌 20-30 min，停止加热，避光冷却至室温。
本发明的有益效果是：本发明的可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂及其配制方法，可见光光触媒在可见光的激发下可以产生活性自由基将甲醛和空气中的细菌降解为水和二氧化碳，甲醛捕捉剂可以直接和甲醛反应生成对人体无毒害作用的化学物质，银纳米颗粒抗菌剂能够抑制细菌的生长，可以降低室内空气甲醛气体的含量，降低细菌的数目，提高空气质量。
具体实施方式：
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合实施例对本发明创造作进一步的详细说明。
实施例1
可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂，包括以下质量份数的原料：可见光光触媒12份、甲醛捕捉剂25份、纳米银溶胶10份、分散剂1份、去离子水65份。
所述可见光光触媒为Ag-TiO2纳米光触媒12份，可见光光触媒的粒径为5-500nm。所述甲醛捕捉剂为茶多酚，所述纳米银溶胶中银纳米颗粒的粒径为10-200nm，所述分散剂为聚丙烯酸钠。
多功能空气净化剂的其制备方法，根据质量份数将可见光光触媒加入到质量分数为0.1-5%的分散剂的水溶液中，高速搅拌10min，随后分别在搅拌条件下加入纳米银溶胶、甲醛捕捉剂和去离子水，继续分散20min。
所述可见光光触媒的制备方法为，用钛酸丁酯作为钛源，将18 mL钛酸丁酯和6mL冰醋酸在磁力搅拌下先后逐滴加入到16 mL无水乙醇中，形成A溶液．取6 mL 1.6mlo/L硝酸溶液加入到8mL无水乙醇中，加入0.05g硝酸银溶解在5mL水中形成的银源前驱体溶液，磁力搅拌30 min形成B溶液，将B液逐滴加入A液中搅拌30 min制得Ag- TiO2凝胶，凝胶在室温下陈化24 h，80℃条件下干燥4天后进行研磨，然后在箱式炉中400℃煅烧4h后冷却至室温后用研钵进行研磨成粉末，制成品可见光光触媒。
所述纳米银溶胶的制备方法为：取100 m L 5 mM柠檬酸三钠溶液和0.1 mM 单宁酸溶液在 250℃恒温回流加热，沸腾后迅速加入1mL 25mM的AgNO3水溶液，溶液颜色从无色变为浅黄色和亮黄色，2-3 min 后溶液颜色趋于稳定，继续搅拌 20-30 min，停止加热，避光冷却至室温。
实施例2
可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂，包括以下质量份数的原料：可见光光触媒12份、甲醛捕捉剂25份、纳米银溶胶10份、分散剂1份、去离子水65份。
所述可见光光触媒为氮掺杂纳米二氧化钛（N-TiO2）12份，可见光光触媒的粒径为5-500nm。所述甲醛捕捉剂为茶多酚，所述纳米银溶胶中银纳米颗粒的粒径为10-200nm，所述分散剂为聚丙烯酸钠。
多功能空气净化剂的其制备方法，根据质量份数将可见光光触媒加入到质量分数为0.1-5%的分散剂的水溶液中，高速搅拌10min，随后分别在搅拌条件下加入纳米银溶胶、甲醛捕捉剂和去离子水，继续分散20min。
所述可见光光触媒的制备方法为，用钛酸丁酯作为钛源，将18 mL钛酸丁酯和6mL冰醋酸在磁力搅拌下先后逐滴加入到16 mL无水乙醇中，形成A溶液．取6 mL 1.6mlo/L硝酸溶液加入到8mL无水乙醇中，加入0.12g碳酸铵溶解在5mL水中形成的氮源前驱体溶液，磁力搅拌30 min形成B溶液，将B液逐滴加入A液中搅拌30 min制得氮掺杂纳米二氧化钛（N-TiO2）凝胶，凝胶在室温下陈化24 h，80℃条件下干燥4天后进行研磨，然后在箱式炉中400℃煅烧4h后冷却至室温后用研钵进行研磨成粉末，制成品可见光光触媒。
所述纳米银溶胶的制备方法为：取100 m L 5 mM柠檬酸三钠溶液和0.1 mM 单宁酸溶液在 250℃恒温回流加热，沸腾后迅速加入1mL 25mM的AgNO3水溶液，溶液颜色从无色变为浅黄色和亮黄色，2-3 min 后溶液颜色趋于稳定，继续搅拌 20-30 min，停止加热，避光冷却至室温。
实施例3
可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂，包括以下质量份数的原料：可见光光触媒18份、甲醛捕捉剂30份、纳米银溶胶8份、分散剂2份、去离子水80份。
所述可见光光触媒为Ag-TiO2纳米光触媒18份，可见光光触媒的粒径为5-500nm。所述甲醛捕捉剂为茶多酚，所述纳米银溶胶中银纳米颗粒的粒径为10-200nm，所述分散剂为聚丙烯酸铵。
多功能空气净化剂的其制备方法，根据质量份数将可见光光触媒加入到质量分数为0.1-5%的分散剂的水溶液中，高速搅拌10min，随后分别在搅拌条件下加入纳米银溶胶、甲醛捕捉剂和去离子水，继续分散20min。
所述可见光光触媒的制备方法为，用钛酸丁酯作为钛源，将18 mL钛酸丁酯和6mL冰醋酸在磁力搅拌下先后逐滴加入到16 mL无水乙醇中，形成A溶液．取6 mL 1.6mlo/L硝酸溶液加入到8mL无水乙醇中，加入0.05g硝酸银溶解在5mL水中形成的银源前驱体溶液，磁力搅拌30 min形成B溶液，将B液逐滴加入A液中搅拌30 min制得Ag- TiO2凝胶，凝胶在室温下陈化24 h，80℃条件下干燥4天后进行研磨，然后在箱式炉中400℃煅烧4h后冷却至室温后用研钵进行研磨成粉末，制成品可见光光触媒。
所述纳米银溶胶的制备方法为：取100 m L 5 mM柠檬酸三钠溶液和0.1 mM 单宁酸溶液在 250℃恒温回流加热，沸腾后迅速加入1mL 25mM的AgNO3水溶液，溶液颜色从无色变为浅黄色和亮黄色，2-3 min 后溶液颜色趋于稳定，继续搅拌 20-30 min，停止加热，避光冷却至室温。
实施例4
可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂，包括以下质量份数的原料：可见光光触媒15份、甲醛捕捉剂20份、纳米银溶胶9份、分散剂0.2份、去离子水80份。
所述可见光光触媒为氮掺杂纳米二氧化钛（N-TiO2）15份，可见光光触媒的粒径为5-500nm。所述甲醛捕捉剂为茶多酚，所述纳米银溶胶中银纳米颗粒的粒径为10-200nm，所述分散剂为聚丙烯酸钠。
多功能空气净化剂的其制备方法，根据质量份数将可见光光触媒加入到质量分数为0.1-5%的分散剂的水溶液中，高速搅拌10min，随后分别在搅拌条件下加入纳米银溶胶、甲醛捕捉剂和去离子水，继续分散20min。
所述可见光光触媒的制备方法为，用钛酸丁酯作为钛源，将18 mL钛酸丁酯和6mL冰醋酸在磁力搅拌下先后逐滴加入到16 mL无水乙醇中，形成A溶液．取6 mL 1.6mlo/L硝酸溶液加入到8mL无水乙醇中，加入0.12g碳酸铵溶解在5mL水中形成的氮源前驱体溶液，磁力搅拌30 min形成B溶液，将B液逐滴加入A液中搅拌30 min制得氮掺杂纳米二氧化钛（N-TiO2）凝胶，凝胶在室温下陈化24 h，80℃条件下干燥4天后进行研磨，然后在箱式炉中400℃煅烧4h后冷却至室温后用研钵进行研磨成粉末，制成品可见光光触媒。
所述纳米银溶胶的制备方法为：取100 m L 5 mM柠檬酸三钠溶液和0.1 mM 单宁酸溶液在 250℃恒温回流加热，沸腾后迅速加入1mL 25mM的AgNO3水溶液，溶液颜色从无色变为浅黄色和亮黄色，2-3 min 后溶液颜色趋于稳定，继续搅拌 20-30 min，停止加热，避光冷却至室温。
实施例5
可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂，包括以下质量份数的原料：可见光光触媒15份、甲醛捕捉剂20份、纳米银溶胶9份、分散剂0.2份、去离子水70份。
所述可见光光触媒为铁掺杂纳米二氧化钛（Fe-TiO2）15份，可见光光触媒的粒径为5-500nm。所述甲醛捕捉剂为茶多酚，所述纳米银溶胶中银纳米颗粒的粒径为10-200nm，所述分散剂为聚丙烯酸铵。
多功能空气净化剂的其制备方法，根据质量份数将可见光光触媒加入到质量分数为0.1-5%的分散剂的水溶液中，高速搅拌10min，随后分别在搅拌条件下加入纳米银溶胶、甲醛捕捉剂和去离子水，继续分散20min。
所述可见光光触媒的制备方法为，用钛酸丁酯作为钛源，将18 mL钛酸丁酯和6mL冰醋酸在磁力搅拌下先后逐滴加入到16 mL无水乙醇中，形成A溶液．取6 mL 1.6mlo/L硝酸溶液加入到8mL无水乙醇中，加入0.2g硝酸铁溶解在5mL水中形成的铁源前驱体溶液，磁力搅拌30 min形成B溶液，将B液逐滴加入A液中搅拌30 min制得铁掺杂纳米二氧化钛（Fe-TiO2）凝胶，凝胶在室温下陈化24 h，80℃条件下干燥4天后进行研磨，然后在箱式炉中400℃煅烧4h后冷却至室温后用研钵进行研磨成粉末，制成品可见光光触媒。
所述纳米银溶胶的制备方法为：取100 m L 5 mM柠檬酸三钠溶液和0.1 mM 单宁酸溶液在 250℃恒温回流加热，沸腾后迅速加入1mL 25mM的AgNO3水溶液，溶液颜色从无色变为浅黄色和亮黄色，2-3 min 后溶液颜色趋于稳定，继续搅拌 20-30 min，停止加热，避光冷却至室温。
将以上各实施例制备的空气净化剂置于甲醛初始浓度为1.5mg/m3的288L自制的有机玻璃密封箱内，可见光LED灯作为光源，利用甲醛检测仪检测箱体内部的甲醛含量，每5min采集一次样品，将相同质量的紫外光催化剂P25分散在水中作为对照组，本发明各实施例和对照组所用净化剂的用量均为5g，测试结果如表1所示。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对照组
10min 甲醛去除率47.69% 甲醛去除率50.12% 甲醛去除率45.23% 甲醛去除率48.69% 甲醛去除率49.69% 甲醛去除率20.13%
20min 甲醛去除率80.36% 甲醛去除率82.46% 甲醛去除率75.32% 甲醛去除率81.36% 甲醛去除率83.36% 甲醛去除率40.23%
30min 甲醛去除率91.53% 甲醛去除率92.53% 甲醛去除率86.23% 甲醛去除率92.33% 甲醛去除率92.53% 甲醛去除率56.23%
40min 甲醛去除率95.14% 甲醛去除率96.14% 甲醛去除率90.35% 甲醛去除率93.24% 甲醛去除率95.93% 甲醛去除率66.32%
50min 甲醛去除率99.56% 甲醛去除率99.78% 甲醛去除率96.35% 甲醛去除率99.56% 甲醛去除率99.46% 甲醛去除率70.56%
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂，其特征在于，包括以下质量份数的原料：可见光光触媒12-18份、甲醛捕捉剂20-30份、纳米银溶胶8-10份、分散剂0.1-2份、去离子水65-80份。
2.根据权利要求1所述的可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂，其特征在于：所述可见光光触媒包括可见光响应性的纳米二氧化钛颗粒，可见光光触媒的粒径为5-500nm。
3.根据权利要求1所述的可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂，其特征在于：所述甲醛捕捉剂为茶多酚。
4.根据权利要求1所述的可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂，其特征在于：所述纳米银溶胶中银纳米颗粒的粒径为10-200nm。
5.根据权利要求1所述的可见光除甲醛和抗菌的多功能空气净化剂，其特征在于：所述分散剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵或十二烷基磺酸钠。
6.根据权利要求1所述的多功能空气净化剂的其制备方法，其特征在于：根据质量份数将可见光光触媒加入到质量分数为0.1-5%的分散剂的水溶液中，高速搅拌10min，随后分别在搅拌条件下加入纳米银溶胶、甲醛捕捉剂和去离子水，继续分散20min。
7.根据权利要求6所述的多功能空气净化剂的其制备方法，其特征在于：所述可见光光触媒的制备方法为，用钛酸丁酯作为钛源，将18 mL钛酸丁酯和6mL冰醋酸在磁力搅拌下先后逐滴加入到16 mL无水乙醇中，形成A溶液；取6mL 1.6mlo/L硝酸溶液加入到8mL无水乙醇中，然后加入作为银源、氮源或铁源的前驱体溶液，磁力搅拌30 min形成B溶液，将B液逐滴加入A溶液中搅拌30 min制得TiO2凝胶，凝胶在室温下陈化24 h，80℃条件下干燥4天后进行研磨，然后在箱式炉中400℃煅烧4h后冷却至室温后用研钵进行研磨成粉末，制成品可见光光触媒。
8.根据权利要求7所述的多功能空气净化剂的其制备方法，其特征在于：所述银源前驱体溶液的制作方法为，将0.05g硝酸银溶解在5mL水中；所述氮源前驱体溶液的制作方法为，将0.12g碳酸铵溶解在5mL水中；所述铁源前驱体溶液的制作方法为，将0.2g硝酸铁溶解在5mL水中。
9.根据权利要求6所述的多功能空气净化剂的其制备方法，其特征在于：所述纳米银溶胶的制备方法为，取100 m L 5 mM柠檬酸三钠溶液和0.1 mM 单宁酸溶液在 250℃恒温回流加热，沸腾后迅速加入1mL 25mM的AgNO3水溶液，溶液颜色从无色变为浅黄色和亮黄色，2-3 min 后溶液颜色趋于稳定，继续搅拌 20-30 min，停止加热，避光冷却至室温。
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