一種具有除甲醛功能的苦蕎殼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于去除空氣中甲醛的凈化產(chǎn)品，具體涉及一種具有除甲醛功能的苦蕎殼 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 甲醛是比較典型的室內(nèi)環(huán)境污染物之一，具有較高的毒性，是致癌和致畸形物質(zhì)， 成為影響人類健康的重要?dú)⑹?。大于? 〇8mg/m3的甲醛濃度可引起眼紅、眼癢、咽喉不適或 疼痛、聲音嘶啞、噴嚏、胸悶、氣喘、皮炎等。多種室內(nèi)裝修材料，都有可能向室內(nèi)釋放甲醛， 尤其現(xiàn)在人造地板普遍使用脲醛樹脂等能夠釋放出甲醛的粘合劑，在室內(nèi)持續(xù)釋放甲醛可 達(dá)數(shù)十年。醫(yī)學(xué)研究表明，如果長(zhǎng)期接觸濃度不高的甲醛氣體，還可能會(huì)引發(fā)染色體變異和 慢性呼吸道的疾病，從而引發(fā)畸形胎兒的產(chǎn)生。若長(zhǎng)期接觸高濃度甲醛，它會(huì)進(jìn)一步侵害人 的肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)，從而損害人體健康。因此凈化空氣環(huán)境，改善空氣品質(zhì)，已經(jīng)成為人們 日益迫切的愿望和要求。
[0003] 吸附法和光催化法是目前常用的降解封閉體系空氣中甲醛污染物的方法。然而， 對(duì)于吸附法，比如活性炭吸附，當(dāng)甲醛的吸附和托脫達(dá)到平衡時(shí)，吸附劑就會(huì)失效或者需要 再生。而催化氧化法降解空氣中的甲醛是一種長(zhǎng)效的方法。
[0004] 納米二氧化鈦光觸媒材料由于化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，高活性，能耗低，對(duì)環(huán)境無二次污 染，主要利用紫外光的照射下半導(dǎo)體光催化劑產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性羥基自由基和負(fù)氧離子，來 破壞空氣中的各種污染物，從而達(dá)到凈化空氣的目的。這種方法不僅能去除活性炭不易吸 附的空氣污染物，還能徹底地分解氣體污染物使之成為水和二氧化碳等無害的無機(jī)物，而 且不需更換任何吸附劑，本身無損耗，具有持續(xù)降解作用，使用壽命較長(zhǎng)，因此使用和維護(hù) 十分方便。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN103613129A中提供了一種用于除甲醛的納米級(jí)二氧化鈦溶膠， 但是二氧化鈦只有在紫外光激發(fā)下才顯示出較高光催化效率，而太陽(yáng)光中紫外光部分所占 能量不到5%，因此單純的二氧化鈦在日光中不易被激發(fā)、催化效率低，另外光生電子和空 穴復(fù)合快，降解速率較慢，以上因素嚴(yán)重影響凈化效果，從而限制了其實(shí)際使用效果。
[0005]另外，目前二氧化鈦光催化氧化劑材料負(fù)載在二氧化硅為主的陶瓷類多孔材料 上，借助載體以擴(kuò)大與空氣的接觸面積，但一般加工復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，并且陶瓷載體的 生產(chǎn)會(huì)帶來環(huán)境的污染，不環(huán)保。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種具有除甲醛功能的苦蕎殼及其制備方法，用以解決目前負(fù)載型 二氧化鈦除甲醛產(chǎn)品催化效率低，載體加工難度大，成本高、不環(huán)保、不適于生活中廣泛使 用的問題。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：所述一種具有除甲醛功能的苦蕎 殼，包括作為載體的苦蕎殼和負(fù)載在載體上的光催化劑，所述光催化劑為金屬離子摻雜的 納米級(jí)二氧化鈦。苦蕎殼具有六角的特殊結(jié)構(gòu)，比表面積大，便于光催化劑附著，同時(shí)這種 大的比表面積也有利于功能處理后對(duì)甲醛的降解，另外苦蕎殼為農(nóng)作物副產(chǎn)品，既環(huán)保節(jié) 能成本低；金屬離子摻雜的納米二氧化鈦，是將金屬離子引入到二氧化鈦的晶格缺陷位置， 金屬離子是電子的良好接受體，可以捕獲電子。由于金屬離子對(duì)電子的爭(zhēng)奪，減少了二氧化 鈦中光生電子和空穴的復(fù)合幾率，提高光的催化效率。
[0008] 進(jìn)一步的，所述金屬離子為貴金屬離子，選自鉑離子、鈀離子和銀離子中的一種以 上。通過貴金屬離子摻雜可以改變二氧化鈦光吸收范圍，提高對(duì)可見光的吸收。
[0009] 本發(fā)明還提供了上述具有除甲醛功能的苦蕎殼的制備方法，包括如下步驟：
[0010] 1)凝膠-溶膠法制備二氧化鈦凝膠；
[0011] 2)苦蕎殼的金屬預(yù)處理：使金屬離子附著在苦蕎殼表面；
[0012] 3)將步驟2)預(yù)處理后的苦蕎殼浸漬在步驟1)的所述二氧化鈦凝膠內(nèi)
[0013] 進(jìn)行二氧化鈦的負(fù)載，然后脫水、烘干獲得產(chǎn)品。
[0014] 通過凝膠-溶膠可以獲得分散度好，納米級(jí)二氧化鈦顆粒，先對(duì)苦蕎殼做金屬預(yù) 處理，一方面解決了與二氧化鈦凝膠結(jié)合的問題，另一方面巧妙了在進(jìn)行二氧化鈦負(fù)載的 過程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)了金屬離子的摻雜，大大提高了二氧化鈦在可見光區(qū)的光催化效率。
[0015] 進(jìn)一步的，所述步驟1)具體包括如下步驟：
[0016] a)將表面活性劑和成膜劑溶于水中，調(diào)節(jié)pH值為1-2,得到溶液A ;
[0017] b)二氧化鈦前驅(qū)體與無水乙醇混合，得到溶液B ;
[0018] c)攪拌下，將溶液B加入到溶液A中，分散呈膠體狀物質(zhì)，調(diào)整pH值到6-6. 5,陳 化12-24h，得到二氧化鈦凝膠。
[0019] 進(jìn)一步的，所述表面活性劑為雙子陰離子型表面活性劑或非離子表面活性劑，優(yōu) 選硫酸酯鹽型、磺酸酯型、羧酸酯型、磷酸酯型、聚山梨酯型、脂肪醇聚氧乙烯醚型和脂肪酸 聚氧乙烯醚型中的一種或幾種。
[0020] 進(jìn)一步的，所述成膜劑選自絲膠蛋白、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和殼聚糖中的一 種或幾種。上述成膜劑為為高分子網(wǎng)狀成膜物質(zhì)，對(duì)人體無副作用。
[0021] 進(jìn)一步的，所述步驟a)中調(diào)節(jié)pH值選自醋酸、硝酸、鹽酸和檸檬酸中的一種或幾 種的酸；所述步驟c)中調(diào)節(jié)pH值選自碳酸鈉、碳酸氫鈉和氨水中的一種或幾種的弱堿。
[0022] 進(jìn)一步的，所述步驟2)的具體包括如下步驟：將苦蕎殼置于金屬水溶液中 30-60min，然后脫水烘干。
[0023] 進(jìn)一步的，所述步驟3)中浸漬溫度為80-100°C，浸漬時(shí)間30-60min。
[0024] 進(jìn)一步的，所述步驟3)中脫水至含濕率80-100%，在120-160°C烘干。
[0025] 上述具有除甲醛功能的苦蕎殼可用于制備空氣凈化裝置，也可以直接替代活性炭 散放于待凈化空間內(nèi)，特別適合用于家居，辦公場(chǎng)所，車內(nèi)的甲醛清除，環(huán)保無毒，環(huán)境友 好。
[0026] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案，以天然產(chǎn)物苦蕎殼作為光催化劑的載體，并巧妙的通過 凝膠-溶膠法生成納米二氧化鈦，無需其他膠粘劑使其成功負(fù)載在載體上，并與此同時(shí)完 成二氧化鈦的金屬摻雜，制備的產(chǎn)品在24小時(shí)甲醛的降解率超過90%，在空氣凈化領(lǐng)域市 場(chǎng)前景廣闊。
[0027] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案解決了目前技術(shù)中如下技術(shù)問題，帶來了有益的效果：
[0028] 1.實(shí)現(xiàn)了可見光下具有降解甲醛功能的納米催化劑的合成；
[0029] 2.解決了納米材料與苦蕎殼的界面結(jié)合問題；
[0030] 3.賦予苦蕎殼空氣凈化的功能，拓展了苦蕎殼的應(yīng)用領(lǐng)域；
[0031] 4.該技術(shù)可在傳統(tǒng)的設(shè)備上進(jìn)行，而且廢水排放量少，工序簡(jiǎn)單，特別適合工業(yè)化 生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0032] 圖1是本發(fā)明所述苦蕎殼未加工時(shí)的電鏡照片；
[0033] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中制備的所述具有除甲醛功能的苦蕎殼的電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條 件，或按照制造廠商所建議的條件。實(shí)驗(yàn)中所用試劑除特殊說明均為市購(gòu)商品。除非另外 說明，否則百分比和份數(shù)