本發(fā)明涉及空氣凈化，特別涉及一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、煙草煙霧包括二手煙、三手煙，其主要成分為尼古丁及其衍生物、苯類物質(zhì)、醛類物質(zhì)、顆粒物、焦油等多種成分，長(zhǎng)期暴露其中會(huì)對(duì)人體的正常生命活動(dòng)造成嚴(yán)重的不利影響。

2、目前，由于煙草煙霧所含化合物的種類、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)差異較大，常用的活性炭類吸附材料受限于原材料、工藝方法的限制，存在孔徑調(diào)節(jié)能力差、吸附效率低、吸附容量小的問(wèn)題，無(wú)法適用于清除空氣中的煙草煙霧。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料及其制備方法，解決空氣凈化材料對(duì)于煙草煙霧凈化效率低、吸附容量小的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明公開(kāi)了一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，具體包括如下步驟：

4、步驟s1：將碳?xì)饽z、銅鹽溶液超聲分散，之后加入還原劑、堿性物質(zhì)水浴攪拌，然后再加入硫氰酸鹽繼續(xù)攪拌10~30min，結(jié)束后離心，使用無(wú)水乙醇清洗沉淀，常壓干燥，得到預(yù)處理碳?xì)饽z；

5、步驟s2：將預(yù)處理碳?xì)饽z、工業(yè)硅溶膠、硼酸、表面活性劑混勻，加入氫氟酸，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后得到濕凝膠；

6、步驟s3：將濕凝膠進(jìn)行干燥處理，得到干凝膠；

7、步驟s4：將干凝膠進(jìn)行分段熱活化，再置于三甲基氯硅烷蒸汽的反應(yīng)器內(nèi)改性處理，得到氣凝膠復(fù)合材料。

8、優(yōu)選的，步驟s1中銅鹽溶液為硫酸銅溶液、氯化銅溶液、硝酸銅溶液中的一種，濃度為0.1mol/l；還原劑為亞硫酸鈉、亞硫酸鉀中的一種；堿性物質(zhì)為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種；硫氰酸鹽為硫氰酸鉀、硫氰酸鈉中的一種。

9、優(yōu)選的，步驟s1中碳?xì)饽z、銅鹽溶液、還原劑、堿性物質(zhì)、硫氰酸鹽的質(zhì)量比為(5~10)：(100~1000)：(1~12)：(0.5~2)：(2~20)；水浴攪拌溫度為30~50℃，時(shí)間為10~30min。

10、優(yōu)選的，步驟s2中工業(yè)硅溶膠質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10~30%；表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、氯化苯甲烴銨、苯扎溴銨中的一種。

11、優(yōu)選的，步驟s2中預(yù)處理碳?xì)饽z、工業(yè)硅溶膠、硼酸、表面活性劑、氫氟酸的質(zhì)量比為1：(10~20)：(0.1~1)：(0.02~0.05)：(0.5~2)；反應(yīng)時(shí)間為5~10h。

12、優(yōu)選的，步驟s3中干燥處理為冷凍干燥、超臨界干燥中的一種。

13、優(yōu)選的，步驟s4中分段熱活化方法為：在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在300~400℃下保溫2~3h，然后升溫到450~550℃下保溫1~2h，最后升溫到800~900℃保溫1~2h。

14、優(yōu)選的，步驟s4中三甲基氯硅烷蒸汽濃度為0.1~1g/m3；改性處理時(shí)間為1~5min。

15、本發(fā)明一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料，采用上述的一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料的制備方法制備獲得。

16、本發(fā)明的有益效果：

17、1、本發(fā)明以碳?xì)饽z為內(nèi)層，二氧化硅氣凝膠為外層，并通過(guò)物理和化學(xué)的方法，對(duì)復(fù)合材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，有效提高了材料對(duì)煙草煙霧的吸附效率和吸附容量。

18、2、本發(fā)明通過(guò)預(yù)處理干燥過(guò)程中在水分子的表面能作用下碳?xì)饽z的孔隙收縮，使碳?xì)饽z的孔徑分布左移，提高了碳?xì)饽z中微孔和介孔的占比，進(jìn)而能夠有效提高復(fù)合材料的吸附效率。后續(xù)熱活化過(guò)程，預(yù)處理碳?xì)饽z中的銅化合物受熱分解，形成的銅均勻分布于復(fù)合材料中，有效提升復(fù)合材料對(duì)尼古丁及其衍生物的吸附效率。

19、3、在干凝膠的熱活化過(guò)程中，硼酸發(fā)生熱分解反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體擴(kuò)展了二氧化硅氣凝膠的孔徑，使復(fù)合材料由外到內(nèi)的氣體分子通路更加順暢，能夠有效提升復(fù)合材料的吸附容量，并且由于氧化硼的存在能夠有效防止改性處理過(guò)程中水分子的干擾。

20、4、本發(fā)明制備的復(fù)合材料，能夠通過(guò)二次熱活化過(guò)程對(duì)吸附飽和的材料進(jìn)行再生處理。

技術(shù)特征：

1.一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中銅鹽溶液為硫酸銅溶液、氯化銅溶液、硝酸銅溶液中的一種，濃度為0.1mol/l；還原劑為亞硫酸鈉、亞硫酸鉀中的一種；堿性物質(zhì)為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種；硫氰酸鹽為硫氰酸鉀、硫氰酸鈉中的一種。

3.如權(quán)利要求1所述的一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中碳?xì)饽z、銅鹽溶液、還原劑、堿性物質(zhì)、硫氰酸鹽的質(zhì)量比為(5~10)：(100~1000)：(1~12)：(0.5~2)：(2~20)。

4.如權(quán)利要求1所述的一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中水浴攪拌溫度為30~50℃，時(shí)間為10~30min。

5.如權(quán)利要求1所述的一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中工業(yè)硅溶膠質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10~30%；表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、氯化苯甲烴銨、苯扎溴銨中的一種。

6.如權(quán)利要求1所述的一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟s2中預(yù)處理碳?xì)饽z、工業(yè)硅溶膠、硼酸、表面活性劑、氫氟酸的質(zhì)量比為1：(10~20)：(0.1~1)：(0.02~0.05)：(0.5~2)；反應(yīng)時(shí)間為5~10h。

7.如權(quán)利要求1所述的一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟s3中干燥處理為冷凍干燥、超臨界干燥中的一種。

8.如權(quán)利要求1所述的一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟s4中分段熱活化方法為：在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在300~400℃下保溫2~3h，然后升溫到450~550℃下保溫1~2h，最后升溫到800~900℃保溫1~2h。

9.如權(quán)利要求1所述的一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟s4中三甲基氯硅烷蒸汽濃度為0.1~1g/m3；改性處理時(shí)間為1~5min。

10.一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-9所述的一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料的制備方法制備獲得。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種空氣凈化用氣凝膠復(fù)合材料及其制備方法，包括如下步驟：采用銅鹽溶液、還原劑、堿性物質(zhì)、硫氰酸鹽對(duì)碳?xì)饽z進(jìn)行預(yù)處理；將預(yù)處理碳?xì)饽z、工業(yè)硅溶膠、硼酸、表面活性劑混勻，加入氫氟酸，得到濕凝膠；將濕凝膠進(jìn)行干燥處理，得到干凝膠；將干凝膠進(jìn)行分段熱活化，再置于三甲基氯硅烷蒸汽的反應(yīng)器內(nèi)改性處理，得到氣凝膠復(fù)合材料。本發(fā)明以碳?xì)饽z為內(nèi)層，二氧化硅氣凝膠為外層，并通過(guò)物理和化學(xué)的方法，對(duì)復(fù)合材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，有效提高了材料對(duì)煙草煙霧的吸附效率和吸附容量。

技術(shù)研發(fā)人員：魯昆昆,杭渤,張青青,吳雙,李龍華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：奧伯風(fēng)環(huán)境科技（南京）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6