CN114289008A - 一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体，包括由如下重量份原料组成的原液体：去离子水98‑100；石墨烯介孔量子光催化材料0.3‑1；聚丙烯酸钠0.5‑1；气相二氧化硅9‑10；醋酸溶液(1％)0.6‑0.8；硅烷偶联剂0.6‑0.8；香味极性分子0.2‑0.25；将原液体进行8‑10倍稀释获得除味净味液体。本发明还公开了一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法。香味极性分子不仅促进光催化光生载流子分离、扩散的同时，而且可以吸附大量的有机物分子，释放香味。本发明涉及的方法操作简单，光催化活性高，效果持久，绿色安全，能够高效吸附、持续分解甲醛和净化空气。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型光催化材料，尤其涉及一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体及制备方法。
背景技术
随着社会的进步和人们生活水平的提高，大众对于生活品质的追求也相应提高。在室内空气净化应用中，光催化空气净化产品因为绿色、环保、高效的优点，早被广泛用于室内空气净化。但是人们希望光催化产品在分解室内有害废气的同时，又能够产生香味，然而市面上的光催化空气净化产品只能够实现有害气体分解功能，鱼与熊掌不可兼得。因此实现既能快速分解室内有害气体，又能持续产生香味的光催化空气净化产品，对于拓展光催化材料的应用，提高人们生活水平具有重要意义。香精是由人工合成的模仿水果和天然香料气味的浓缩芳香油，它是一种人造香料。食用香精是参照天然食品的香味，采用天然和天然等同香料、合成香料经精心调配而成具有天然风味的各种香型的香精。
发明内容
将香精精油分子与光催化材料结合还没有报道过，因此本发明提供了一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体及制备方法，旨在将香精精油分子与光催化材料结合，既能发挥香精精油分子的持续释放香味的功能，又能发挥光催化材料甲醛、挥发性有机物分解功能。
本发明采用了如下技术方案：
一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体，包括由如下重量份原料组成的原液体：
去离子水 98-100；
石墨烯介孔量子光催化材料 0.3-1；
聚丙烯酸钠 0.5-1；
气相二氧化硅 9-10；
醋酸溶液(1％) 0.6-0.8；
硅烷偶联剂 0.6-0.8；
香味极性分子 0.2-0.25；
将原液体进行8-10倍稀释获得除味净味液体。
作为本发明的一种优选方案，该适用于光催化持续释放型的除味净味液体，包括由如下重量份原料组成的原液体：
去离子水 99；
石墨烯介孔量子光催化材料 0.7；
聚丙烯酸钠 0.75；
气相二氧化硅 9.5；
醋酸溶液(1％) 0.7；
硅烷偶联剂 0.7；
香味极性分子 0.23；
将原液体进行8-10倍稀释获得除味净味液体。
一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
1)制作A溶液
A溶液由如下重量份原料组成：去离子水96-98和石墨烯介孔量子光催化材料0.3-1，高速搅拌30-60分钟，搅拌混合均匀；
2)制作B溶液
B溶液由如下重量份原料组成：去离子水2-4、聚丙烯酸钠0.5-1，高速搅拌30-60分钟，搅拌混合均匀；
3)B溶液倒入A溶液中，再按照重量份加入气相二氧化硅9-10，高速搅拌30-35分钟，待搅拌均匀后，超声、砂磨50-60分钟；
4)按照重量份加入硅烷偶联剂0.6-0.8、醋酸溶液(1％)0.6-0.8，香味极性分子0.2-0.25，搅拌60-120分钟；
5)最后进行8-10倍稀释。
作为本发明的一种优选方案，砂磨设备参数：介质填充率：70-80％；进料量：20-25L/min。
作为本发明的一种优选方案，超声参数：振幅70-80，功率1800W-2000W。
作为本发明的一种优选方案，所述的香味极性分子为植物提取精油分子，香味极性分子包括冰糖橙精油分子、薄荷精油分子、薰衣草精油分子、玫瑰精油分子、葡萄籽精油分子、桂花精油分子、雪松精油分子、檀香精油分子、丁香精油分子、洋甘菊精油分子、香根草精油分子、柠檬草精油分子、留兰香精油分子、金银花精油分子中的一种或者至少两种的混合精油分子；优选的，冰糖橙精油分子。
作为本发明的一种优选方案，所述的香味极性分子粘附在光催化材料表面，香味极性分子在光催化反应过程中扮演光生电子-空穴对复合中心，促进光生电子-空穴对的定向转移、分离效率，增加光生载流子迁移至光催化材料表面并与有机污染分子接触几率，因此提升光催化材料的分解活性。
作为本发明的一种优选方案，所述香味极性分子有极性键，促使光催化材料表面吸附能有效提升，可以快速吸附大量有机物分子，促进光催化有机物分解反应；极性键包括表面羟基、羧基和羰基。
作为本发明的一种优选方案，所述的石墨烯介孔量子光催化材料为具有可见光吸收，光响应区间为200-1200nm，大比表面积：200-500m2/g，尺寸在0.2-2um；石墨烯介孔量子光催化材料具体为石墨烯-二氧化钛光催化材料。
作为本发明的一种优选方案，所述的香味极性分子通过浸渍法粘附在石墨烯介孔量子光催化材料纳米颗粒表面，构成有机-无机异质结，即香味极性分子-石墨烯二氧化钛的壳核结构光催化材料，且香味极性分子构成的壳厚度为1-10nm。
与现有技术相比，本发明的技术效果如下：
1)本发明公开了一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体，通过香味极性分子掺杂，香味极性分子粘附在光催化纳米材料表面，香味极性分子在光催化反应过程中扮演光生电子-空穴对复合中心，促进光生电子-空穴对的定向转移、分离效率，增加光生载流子迁移至光催化材料表面并与有机污染分子接触几率，因此提升光催化材料的分解活性。此外，香味极性分子因为极性键，促使光催化材料表面吸附能有效提升，可以快速吸附大量有机物分子，促进光催化有机物分解反应。
2)相对于传统光催化空气净化产品，本发明还公开了一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法，香味极性分子不仅促进光催化光生载流子分离、扩散的同时，而且可以吸附大量的有机物分子，释放香味。本发明涉及的方法操作简单，光催化活性高，效果持久，绿色安全，能够高效吸附、持续分解甲醛和净化空气。
附图说明
图1为适用于光催化持续释放型的除味净味液体制备方法的流程图；
图2为香味极性分子壳-石墨烯二氧化钛核异质结光催化原理图；
图3为石墨烯氧化钛的扫描电子显微镜图；
图4为冰糖橙分子-石墨烯氧化钛壳核结构的扫描电子显微镜图；
图5为冰糖橙分子-石墨烯氧化钛壳核结构光催化材料的染料浓度随时间变化的对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。
一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体，包括由如下重量份原料组成的原液体：
去离子水 98-100；
石墨烯介孔量子光催化材料 0.3-1；
聚丙烯酸钠 0.5-1；
气相二氧化硅 9-10；
醋酸溶液(1％) 0.6-0.8；
硅烷偶联剂 0.6-0.8；
香味极性分子 0.2-0.25；
将原液体进行8-10倍稀释获得除味净味液体。
下面以不同的香味极性分子为例，详细阐述适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法，其制备的工艺流程如图1所示，图2为香味极性分子壳-石墨烯二氧化钛核异质结光催化原理图。
实施例1
一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法(冰糖橙香味)，该制备方法包括如下步骤：
1)制作A溶液
A溶液由如下重量份原料组成：去离子水96和石墨烯介孔量子光催化材料0.3，高速搅拌30分钟，搅拌混合均匀。
2)制作B溶液
B溶液由如下重量份原料组成：去离子水2、聚丙烯酸钠0.5，高速搅拌30分钟，搅拌混合均匀。
3)B溶液倒入A溶液中，再按照重量份加入气相二氧化硅9，高速搅拌30分钟，待搅拌均匀后，超声、砂磨50分钟；砂磨设备参数：介质填充率：70％；进料量：20L/min；超声参数：振幅70，功率1800W。
4)按照重量份加入硅烷偶联剂0.6、醋酸溶液(1％)0.6，冰糖橙精油0.2，搅拌60分钟；
5)最后进行8倍稀释。
通过图3与图4对比发现，通过浸渍法将冰糖橙精油粘附在石墨烯氧化钛纳米颗粒表面后，形成了一层薄膜，即冰糖橙-石墨烯氧化钛的壳核结构。通过图5，发现冰糖橙分子-石墨烯氧化钛壳核结构光催化材料光催化活性优于石墨烯氧化钛。
实施例2
一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法(玫瑰香型)，该制备方法包括如下步骤：
1)制作A溶液
A溶液由如下重量份原料组成：去离子水97和石墨烯介孔量子光催化材料0.7，高速搅拌40分钟，搅拌混合均匀。
2)制作B溶液
B溶液由如下重量份原料组成：去离子水2、聚丙烯酸钠0.75，高速搅拌40分钟，搅拌混合均匀。
3)B溶液倒入A溶液中，再按照重量份加入气相二氧化硅9.5，高速搅拌32分钟，待搅拌均匀后，超声、砂磨55分钟；砂磨设备参数：介质填充率：75％；进料量：23L/min；超声参数：振幅75，功率1900W。
4)按照重量份加入硅烷偶联剂0.7、醋酸溶液(1％)0.7，玫瑰精油0.23，搅拌80分钟。
5)最后进行9倍稀释。
实施例3
一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法(檀香型)，该制备方法包括如下步骤：
1)制作A溶液
A溶液由如下重量份原料组成：去离子水98和石墨烯介孔量子光催化材料1，高速搅拌60分钟，搅拌混合均匀。
2)制作B溶液
B溶液由如下重量份原料组成：去离子水2、聚丙烯酸钠1，高速搅拌60分钟，搅拌混合均匀。
3)B溶液倒入A溶液中，再按照重量份加入气相二氧化硅10，高速搅拌35分钟，待搅拌均匀后，超声、砂磨60分钟；砂磨设备参数：介质填充率：80％；进料量：25L/min；超声参数：振幅80，功率2000W。
4)按照重量份加入硅烷偶联剂0.8、醋酸溶液(1％)0.8，檀香精油0.25，搅拌120分钟；
5)最后进行10倍稀释。
实施例4
一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法(桂花精油)，该制备方法包括如下步骤：
1)制作A溶液
A溶液由如下重量份原料组成：去离子水96和石墨烯介孔量子光催化材料0.9，高速搅拌50分钟，搅拌混合均匀。
2)制作B溶液
B溶液由如下重量份原料组成：去离子水4、聚丙烯酸钠0.8，高速搅拌50分钟，搅拌混合均匀。
3)B溶液倒入A溶液中，再按照重量份加入气相二氧化硅9.7，高速搅拌34分钟，待搅拌均匀后，超声、砂磨58分钟；砂磨设备参数：介质填充率：78％；进料量：24L/min；超声参数：振幅77，功率1950W。
4)按照重量份加入硅烷偶联剂0.75、醋酸溶液(1％)0.75，桂花精油0.24，搅拌110分钟；
5)最后进行9.5倍稀释。
实施例5光催化持续释放型的除味净味液体染料分解性能对比
注：光催化染料分解活性是指：测试光催化材料的可见光催化活性，具体为
1)配置20ppm罗丹明B溶液50ml，称取50mg精油分子掺杂的石墨烯核-氧化钛壳光催化材料，将二者置于烧杯中并充分搅拌，先做60min吸附平衡处理。
2)然后打开300W氙灯并置于烧杯上方15cm处，氙灯带有420nm滤波片，可充当可见光源，60min计算染料分解降解率。
光催化甲醛分解效率是指：
1)配置10ppm甲醛溶液20ml，称取50mg精油分子掺杂的石墨烯核-氧化钛壳光催化材料，将二者置于烧杯中并充分搅拌，将烧杯置于1m3的密封箱中，然后进行60min吸附平衡处理。
2)然后打开300W氙灯并置于烧杯上方15cm处，氙灯带有420nm滤波片，可充当可见光源，60min计算染料甲醛降解率。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体，其特征在于，包括由如下重量份原料组成的原液体：
去离子水 98-100；
石墨烯介孔量子光催化材料 0.3-1；
聚丙烯酸钠 0.5-1；
气相二氧化硅 9-10；
醋酸溶液(1％) 0.6-0.8；
硅烷偶联剂 0.6-0.8；
香味极性分子 0.2-0.25；
将原液体进行8-10倍稀释获得除味净味液体。
2.根据权利要求1所述的一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体，其特征在于，包括由如下重量份原料组成的原液体：
去离子水 99；
石墨烯介孔量子光催化材料 0.7；
聚丙烯酸钠 0.75；
气相二氧化硅 9.5；
醋酸溶液(1％) 0.7；
硅烷偶联剂 0.7；
香味极性分子 0.23；
将原液体进行8-10倍稀释获得除味净味液体。
3.一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
1)制作A溶液
A溶液由如下重量份原料组成：去离子水96-98和石墨烯介孔量子光催化材料0.3-1，高速搅拌30-60分钟，搅拌混合均匀；
2)制作B溶液
B溶液由如下重量份原料组成：去离子水2-4、聚丙烯酸钠0.5-1，高速搅拌30-60分钟，搅拌混合均匀；
3)B溶液倒入A溶液中，再按照重量份加入气相二氧化硅9-10，高速搅拌30-35分钟，待搅拌均匀后，超声、砂磨50-60分钟；
4)按照重量份加入硅烷偶联剂0.6-0.8、醋酸溶液(1％)0.6-0.8，香味极性分子0.2-0.25，搅拌60-120分钟；
5)最后进行8-10倍稀释。
4.根据权利要求3所述的一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法，其特征在于，砂磨设备参数：介质填充率：70-80％；进料量：20-25L/min。
5.根据权利要求3所述的一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法，其特征在于，超声参数：振幅70-80，功率1800W-2000W。
6.根据权利要求3所述的一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法，其特征在于，所述的香味极性分子为植物提取精油分子，香味极性分子包括冰糖橙精油分子、薄荷精油分子、薰衣草精油分子、玫瑰精油分子、葡萄籽精油分子、桂花精油分子、雪松精油分子、檀香精油分子、丁香精油分子、洋甘菊精油分子、香根草精油分子、柠檬草精油分子、留兰香精油分子、金银花精油分子中的一种或至少两种的混合精油分子；优选的，冰糖橙精油分子。
7.根据权利要求3所述的一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法，其特征在于，所述的香味极性分子粘附在光催化材料表面，香味极性分子在光催化反应过程中扮演光生电子-空穴对复合中心，促进光生电子-空穴对的定向转移、分离效率，增加光生载流子迁移至光催化材料表面并与有机污染分子接触几率，因此提升光催化材料的分解活性。
8.根据权利要求3所述的一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法，其特征在于，所述的香味极性分子有极性键，促使光催化材料表面吸附能有效提升，可以快速吸附大量有机物分子，促进光催化有机物分解反应；极性键包括表面羟基、羧基和羰基。
9.根据权利要求3所述的一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯介孔量子光催化材料为具有可见光吸收，光响应区间为200-1200nm，大比表面积：200-500m2/g，尺寸在0.2-2um；石墨烯介孔量子光催化材料具体为石墨烯-二氧化钛光催化材料。
10.根据权利要求3所述的一种适用于光催化持续释放型的除味净味液体的制备方法，其特征在于，所述的香味极性分子通过浸渍法粘附在石墨烯介孔量子光催化材料纳米颗粒表面，构成有机-无机异质结，即香味极性分子-石墨烯二氧化钛的壳核结构光催化材料，且香味极性分子构成的壳厚度为1-10nm；香味极性分子-石墨烯二氧化钛的壳核结构光催化材料能够有效利用可见光，即420-800nm波段的光。
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