一种负载TiO₂生物复合材料、制备工艺及用途的制作方法

专利名称：一种负载TiO₂生物复合材料、制备工艺及用途的制作方法
技术领域：
本发明属于生物材料领域，涉及一种负载TiO2的生物复合材料，特别是一种用卤虫卵壳制备负载TiO2生物复合材料、制备工艺及用途。
背景技术：
卤虫卵壳为“三重包膜”，中间夹层为多孔结构，表面孔道呈现递进式阶梯分布，可作为载体研制复合杀菌材料。和常规载体相比，卤虫卵壳特异的进阶式孔道分布一方面其内层孔道区域具有类似活性炭丰富微孔结构，能够实现无机吸附剂纳米孔模板效应，促进纳米颗粒分散及吸附活性；另一方面，外层孔道宽大，空间减缩式渐进分布能够大大提高吸附传质速率。即以齒虫卵壳为载体能够兼有微孔纳米模板效应与大孔强化传质效应双重作用机制。且卤虫卵壳作为一种生物资源具有生物兼容性好、环境友好、稳定性能优异的优点。经文献检索得知，目前利用卤虫卵壳作为载体制备负载二氧化钛生物材料的资料未见报道。

发明内容
本发明的目的是提供一种生产工艺易控制、生产成本较低的充分利用卤虫卵壳优异稳定性能的负载TiO2生物复合材料、制备工艺及用途。本发明的负载TiO2生物复合材料，是由钛酸丁酯、无水乙醇和卤虫卵壳制备而成。所述负载TiO2生物复合材料的制备工艺如下分别取钛酸丁酯和无水乙醇，混合后滴加浓盐酸抑制水解，混合均匀，向其中定量加入已洗净烘干的卤虫卵壳，超声分散，过滤，用无水乙醇冲洗，将其NaOH溶液中使NaOH溶液促进其水解，搅拌，待卤虫卵壳中的钛酸丁酯充分水解后，过滤，用去离子水冲洗，干燥、炭化、高温焙烧，制得卤虫卵壳负载TiO2复合生物材料。所述的钛酸丁酯，无水乙醇，卤虫卵壳的加入量为V钛酸丁酯V无水乙醇m卤虫卵壳=5ml: 20ml: 0. 2g ；所述滴加的浓盐酸的质量浓度为37%，滴加的浓盐酸的量量是钛酸丁酯的1/10(体积比);所述的超声分散的时间为2 3小时，超声频率40KHz，超声功率50W，超声温度50 0C ；所述使用的NaOH的质量浓度为5% ；所述高温焙烧的温度为500°C，焙烧时间为2小时；所述的负载TiO2生物复合材料的用途为用于降解甲醛。本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出特点和显著优点生产工艺易控制，生产成本较低，制得的卤虫卵壳负载TiO2复合材料对甲醛具有良好的降解效果。


图1为卤虫卵壳载TiO2生物复合材料内部孔道扫描电镜图。
具体实施例方式分别取5ml钛酸丁酯和20ml无水乙醇，加入质量浓度为37%的浓盐酸0. 5ml，混合均匀，加入0. 2g已洗净烘干的卤虫卵壳，将其超声(超声频率40KHz，超声功率50W，温度为50°C)分散2小时，过滤，用无水乙醇冲洗数次，将载入了钛酸丁酯的卤虫卵壳加入质量浓度为5%Na0H溶液中，充分搅拌,使卤虫卵壳中的钛酸丁酯完全水解,过滤,用去离子水冲洗数次，在80°C的干燥箱中烘干，然后将其炭化，再在马弗炉中500°C高温下焙烧2小时，制得卤虫卵壳载TiO2生物复合材料(如图1)。本发明的卤虫卵壳负载二氧化钛复合材料可以用于甲醛降解。为了验证本发明中生物复合材料降解甲醛的效果，设计并实施了光照和避光条件下卤虫卵壳负载二氧化钛复合材料降解甲醛的对照实验。分别取质量浓度为36%甲醛标准溶液各0. 5ml加入到2个下口瓶中，将瓶口用保鲜膜封好，用密封条将其封严，放在培养箱中，避光，待其挥发分布均匀；分别将0. 25g制备好的TiO2-卤虫卵壳复合材料均匀涂在2块粘有双面胶的硬纸板上；将其中一个下口瓶用遮光袋套上，使其避光，另一个使其保持原样；将2块涂有TiO2-卤虫卵壳的硬纸板分别放入充满甲醛气体的瓶中，用橡皮塞塞住瓶口，用密封条将瓶口封严；用大气采样器分别对其进行采样检测，之后每隔一小时采样一次，每次流量0. 2L/min，采集1. 5min，采用酚试剂分光光度法对采集气样进行测定。降解结果如表I所示。避光和光照下负载二氧化钛的卤虫卵壳降解甲醛的对比试验结果显示，卤虫卵壳负载二氧化钛复合材料在光照条件下对甲醛有较好的降解效果，且其在光照条件下比避光条件下降解效果好，这是由于光照能激发卤虫卵壳负载二氧化钛复合材料的光催化降解作用，而避光时甲醛含量的减少，主要是由于卤虫卵壳负载二氧化钛复合材料的吸附作用产生的。这是因为本发明的载体卤虫卵壳具有多孔结构，能成功负载二氧化钛，并在降解甲醛的过程中卤虫卵壳和二氧化钛能起到相互协同的作用。表I TiO2-卤虫卵壳降解甲醛的效果
权利要求
1.一种负载TiO2生物复合材料，其特征是所述复合材料是由钛酸丁酯、无水乙醇和卤虫卵壳制备而成。
2.一种根据权利要求1所述的负载TiO2生物复合材料的制备工艺，其特征是分别取钛酸丁酯和无水乙醇，混合后滴加浓盐酸抑制水解，混合均匀，向其中定量加入已洗净烘干的卤虫卵壳，超声分散，过滤，用无水乙醇冲洗，将其放入NaOH溶液中使NaOH溶液促进其水解，搅拌，待卤虫卵壳中的钛酸丁酯充分水解后，过滤，用去离子水冲洗，干燥、炭化、高温焙烧，制得卤虫卵壳负载TiO2复合生物材料。
3.如权利要求2所述的负载TiO2生物复合材料的制备工艺，其特征是所述的钛酸丁酯，无水乙醇，卤虫卵壳的加入量为V钛酸丁酯V无水乙醇m卤虫卵壳=5ml :20ml :0. 2g。
4.根据权利要求2所述的负载TiO2生物复合材料的制备工艺，其特征是所述滴加的浓盐酸的质量浓度为37%，滴加的浓盐酸的量是钛酸丁酯的1/10 (体积比)。
5.根据权利要求2所述的负载TiO2生物复合材料的制备工艺，其特征是所述的超声分散的时间为2 3小时，超声频率40KHz，超声功率50W，超声温度50°C。
6.根据权利要求2所述的负载TiO2生物复合材料的制备工艺，其特征是所述使用的NaOH的质量浓度为5%。
7.根据权利要求2所述的负载TiO2生物复合材料的制备工艺，其特征是所述高温焙烧的温度为500°C，焙烧时间为2小时。
8.一种根据权利要求1所述的负载TiO2生物复合材料的用途，其特征是用于降解甲醛。
全文摘要
本发明涉及一种负载TiO2生物复合材料、制备工艺及用途，所述复合材料是由钛酸丁酯、无水乙醇和卤虫卵壳制成的，其中钛酸丁酯、无水乙醇、卤虫卵壳量为V钛酸丁酯V无水乙醇m卤虫卵壳=5ml:20ml:0.2g。其制备工艺是分别定量取钛酸丁酯和无水乙醇，混合后滴加浓盐酸抑制水解，混合均匀，向其中定量加入已洗净烘干的卤虫卵壳，超声分散，过滤，用无水乙醇冲洗，将其放入5%NaOH溶液中水解，搅拌，过滤，用去离子水冲洗，干燥、炭化、高温焙烧，制得卤虫卵壳负载TiO2复合生物材料。其用途是降解甲醛。其优点是生产工艺易控制，生产成本较低，制得的卤虫卵壳负载TiO2复合材料对甲醛具有良好的降解效果。
文档编号B01D53/02GK103007910SQ201210506670
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者王素凤, 敖静芬 申请人:燕山大学