专利名称：一种用于空气与水净化的过滤膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种过滤膜，尤其是涉及ー种用于空气与水浄化的过滤膜及其制备方法。
背景技术：
铝箔因其优良的特性，广泛用于食品、饮料、香烟、药品、照相底板、家庭日用品等，通常用作其包装材料，电解电容器材料，建筑、车辆、船舶、房屋等的绝热材料；在上述各种用途中，能最有效地发挥铝箔性能点的是作为包装材料。铝的阳极氧化技术已非常成熟，铝经过阳极氧化处理，铝表面能生成纳米到Pm级的微孔氧化膜。中国专利200910089254公开了ー种六边形大孔径薄壁阳极氧化铝薄膜，阳极氧化招的孔径为200 300nm,孔壁厚度为5 20nm。制备该薄膜的方法为依次用丙酮、こ醇和高纯水超声清洗铝片lOmin，把清洗过的铝片放入磷酸与醋酸质量百分比为(10 1)% (I 10)%的混合电解液中，在40 160V的电压下阳极氧化I 5min。然后把得到的阳极氧化铝薄膜用高纯水清洗，在60°C，0. 2M0L/L的铬酸和0. 4M0L/L磷酸的混合溶液中浸泡20min。在和第一次阳极氧化相同的混合电解液和阳极氧化电压条件下再进行第二次阳极氧化5min IOh ;将制得到的阳极氧化铝薄膜放入质量百分数为10%的磷酸溶液中浸泡20min,最后用高纯水清洗,用氮气吹干。中国专利200510032663公开ー种具有穿透纳米孔的三氧化ニ铝陶瓷箔材料的制备方法，包括首先将铝箔贴合在一种导电材料的表面，使材料的表面相接触，維持材料之间导电；再将贴合有铝箔的导电材料作为阳极置于电化学阳极氧化溶液中使铝箔进行氧化反应，从而将铝箔转变成三氧化ニ铝，并在厚度方向形成穿透的微孔，将三氧化ニ铝陶瓷箔从导电材料表面上分离之后，则获得具有均匀穿透微孔的单纯的三氧化ニ铝陶瓷箔材料。中国专利201210211733公开ー种磁控溅射制备TiO2纳米管薄膜的方法，属于TiO2薄膜无机材料制备技术领域。具体地说，是ー种通过多孔阳极氧化铝模板的限制，利用磁控溅射技术和退火处理制备TiO2纳米管阵列膜的方法。其步骤包括首先，通过磁控溅射在 多孔氧化铝模板上沉积钛；其次，溶解去除多孔氧化铝模板；最后，对溅射的钛层进行退火热处理。通过该方法，磁控溅射后的Ti纳米管阵列/多孔氧化铝复合薄膜可先放置在不同形状的材料表面，溶解去除多孔氧化铝后，剰余的Ti纳米管阵列薄膜因柔性好，而与其接触的材料表面共形，然后通过在空气中热处理氧化即可得到预想形貌的TiO2纳米管阵列薄膜。
发明内容
本发明的目的在于提供不仅具有通透的纳米或U m微孔铝箔氧化膜基体，在基体沉积具有抗菌的银掺杂的TiO2光触媒膜层，而且具有耐高温、耐腐蚀、抗菌和分解有机气体功能一种用于空气与水浄化的过滤膜及其制备方法。本发明包括以下步骤I)用导电胶将铝箔贴合在单面导电铝平面板表面(单面导电铝板背面涂覆电绝缘层)上；再将贴合有铝箔的单面导电铝平面板作为阳极置于铝的阳极氧化溶液中进行氧化反应，从而将铝箔转变成三氧化ニ铝，并在厚度方向形成穿透的纳米级到U m级的微孔，将获得的孔径均匀、高度有序的三氧化ニ铝微孔陶瓷箔从单面导电铝平面板上分离出来，则获得具有孔径均匀、高度有序的穿透微孔三氧化ニ铝陶瓷箔；2)将步骤I)获得的微孔三氧化ニ铝陶瓷箔放入物理气相沉积炉中，在真空条件下进行反应磁控溅射获掺杂银的纳米ニ氧化钛镀膜层微孔三氧化ニ铝陶瓷过滤膜；3)将步骤2)获得的过滤膜热处理后，获得用于空气与水浄化的过滤膜，所述过滤 膜为锐钛矿晶型的具有良好光催化活性的过滤膜。在步骤I)中，所述的孔径均匀、高度有序的三氧化ニ铝微孔陶瓷箔，孔径范围为200 lOOOnm，孔间距为300 lOOOnm。三氧化ニ铝微孔陶瓷箔的厚度为30 60 y m。在步骤2)中，所述物理气相沉积掺杂银的纳米ニ氧化钛镀膜层，其结构组成由从下往上一次为底层为纳米ニ氧化钛镀膜层、中间ー层银层和最上层纳米ニ氧化钛镀膜层，纳米ニ氧化钛镀膜层的镀膜エ艺条件可为中频磁控溅射钛靶，电源电流0. 5 10A，偏压20 80V，占空比40% 80%，氩气流速50 100SCCM，氧气流速100 300SCCM，时间l(T50min，纳米银层的镀膜エ艺条件可为中频磁控溅射银靶，电源电流0.5 2A，偏压20 80V,占空比40% 80%，氩气流速50 150SCCM,时间2 lOmin。在步骤3)中，所述热处理的温度可为40(T50(TC，热处理的时间可为4 8h。与现有的过滤膜相比，本发明具有以下优点1.耐温性能好，可用于500°C内的过滤环节中。2.由于是陶瓷氧化膜层，其耐腐蚀性能优异。3.孔径大小及孔间距可通过阳极氧化液及エ艺进行调整，微孔分布均匀，高度有序，可用于精密过滤。
具体实施例方式实施例1I)用导电胶将厚度为60iim，纯度为99. 999%的高纯铝箔贴合在单面导电铝平面板表面(单面导电铝板背面涂覆电绝缘层)上；再将贴合有铝箔的单面导电铝平面板作为阳极置于铝的阳极氧化溶液中进行阳极氧化反应，从而将铝箔转变成三氧化ニ铝。阳极氧化的エ艺条件为30g/L的草酸水溶液，其余为纯水，电压为40V，氧化处理时间为5h。获得孔径均匀、高度有序的三氧化ニ铝微孔陶瓷箔，孔径范围为200nm，孔间距为300nm。将获得的孔径均匀、高度有序的三氧化ニ铝微孔陶瓷箔从单面导电铝平面板上分离出来，则获得具有孔径均匀、高度有序的穿透微孔的单纯的三氧化ニ铝陶瓷箔。2)将步骤I)获得的微孔三氧化ニ铝陶瓷箔放入物理气相沉积炉中，进行抽真空，在本底真空镀为7E_3Pa下进行反应磁控溅射获掺杂银的纳米ニ氧化钛镀膜层。物理气相沉积掺杂银的纳米ニ氧化钛镀膜层，其结构组成由从下往上一次为底层为纳米ニ氧化钛镀膜层、中间ー层银层和最上层纳米ニ氧化钛镀膜层，纳米ニ氧化钛镀膜层的镀膜エ艺条件可为中频磁控溅射钛靶，电源电流2A，偏压50V，占空比60%，氩气流速80SCCM，氧气流速200SCCM，时间30min，纳米银层的镀膜エ艺条件可为中频磁控溅射银靶，电源电流1A，偏压60V，占空比50%，氩气流速100SCCM，时间5min。3)将步骤2)获得的过滤膜在450°C下进行热处理6h后，获得锐钛矿晶型的具有良好光催化活性的过滤膜。实施例2I)用导电胶将厚度为30iim，纯度为99. 999%的高纯铝箔贴合在单面导电铝平面 板表面(单面导电铝板背面涂覆电绝缘层)上；再将贴合有铝箔的单面导电铝平面板作为阳极置于铝的阳极氧化溶液中进行阳极氧化反应，从而将铝箔转变成三氧化ニ铝。阳极氧化的エ艺条件为200g/L的硫酸水溶液，其余为纯水，电压为25V，氧化处理时间为lh。获得孔径均匀、高度有序的三氧化ニ铝微孔陶瓷箔，孔径范围为500nm，孔间距为400nm。将获得的孔径均匀、高度有序的三氧化ニ铝微孔陶瓷箔从单面导电铝平面板上分离出来，则获得具有孔径均匀、高度有序的穿透微孔的单纯的三氧化ニ铝陶瓷箔。2)将获得的微孔三氧化ニ铝陶瓷箔放入物理气相沉积炉中，进行抽真空，在本底真空镀为7E_3Pa下进行反应磁控溅射获掺杂银的纳米ニ氧化钛镀膜层。物理气相沉积掺杂银的纳米ニ氧化钛镀膜层，其结构组成由从下往上一次为底层为纳米ニ氧化钛镀膜层、中间ー层银层和最上层纳米ニ氧化钛镀膜层，纳米ニ氧化钛镀膜层的镀膜エ艺条件可为中频磁控溅射钛靶，电源电流0. 5A，偏压20V，占空比40%，氩气流速50SCCM，氧气流速300SCCM，时间lOmin，纳米银层的镀膜エ艺条件可为中频磁控溅射银靶，电源电流2A，偏压80V，占空比80%，氩气流速150SCCM，时间2min。3)将步骤2)获得的过滤膜在400°C下进行热处理8h后，获得锐钛矿晶型的具有良好光催化活性的过滤膜。实施例3I)用导电胶将厚度为40iim，纯度为99. 999%的高纯铝箔贴合在单面导电铝平面板表面(单面导电铝板背面涂覆电绝缘层)上；再将贴合有铝箔的单面导电铝平面板作为阳极置于铝的阳极氧化溶液中进行阳极氧化反应，从而将铝箔转变成三氧化ニ铝。阳极氧化的エ艺条件为150g/L的磷酸水溶液，其余为纯水，电压为20V，氧化处理时间为3h。获得孔径均匀、高度有序的三氧化ニ铝微孔陶瓷箔，孔径范围为900nm，孔间距为lOOOnm。将获得的孔径均匀、高度有序的三氧化ニ铝微孔陶瓷箔从单面导电铝平面板上分离出来，则获得具有孔径均匀、高度有序的穿透微孔的单纯的三氧化ニ铝陶瓷箔。2)将步骤I)获得的微孔三氧化ニ铝陶瓷箔放入物理气相沉积炉中，进行抽真空，在本底真空镀为7E_3Pa下进行反应磁控溅射获掺杂银的纳米ニ氧化钛镀膜层。物理气相沉积掺杂银的纳米ニ氧化钛镀膜层，其结构组成由从下往上一次为底层为纳米ニ氧化钛镀膜层、中间ー层银层和最上层纳米ニ氧化钛镀膜层，纳米ニ氧化钛镀膜层的镀膜エ艺条件可为中频磁控溅射钛靶，电源电流2A，偏压60V，占空比80%，氩气流速100SCCM，氧气流速100SCCM,时间50min，纳米银层的镀膜エ艺条件可为中频磁控溅射银靶，电源电流0. 5A，偏压80V，占空比80%，氩气流速100SCCM，时间lOmin。3)将步骤2)获得的过滤膜在500°C下进行热处理4h后，获得锐钛矿晶型的具有良好光催化活性的过滤膜。
将上述实施例f 3所获得的过滤膜裁成长37cm，宽19cm大小的长方形，将其分别安置在无过滤网的空调机上(空调机上有波长380nm的灯照着过滤网)进行有机物的去除试验。测试标准參照GB/T18883-2002く室内空气质量标准》进行测试，甲醛的测量采用甲醛溶度测量仪(型号4160-2)，进行测量。整个测量过程在密闭的房间(长4. 5m、宽、4. 5m、高
2.8m)进行测试。分别测试0. 5h，Ih和3h。测试结果如表I所示。表I
权利要求
1.一种用于空气与水净化的过滤膜及其制备方法，其特征在于包括以下步骤 1)用导电胶将铝箔贴合在单面导电铝平面板表面上；再将贴合有铝箔的单面导电铝平面板作为阳极置于铝的阳极氧化溶液中进行氧化反应，从而将铝箔转变成三氧化二铝，并在厚度方向形成穿透的纳米级到μ m级的微孔，将获得的孔径均匀、高度有序的三氧化二铝微孔陶瓷箔从单面导电铝平面板上分离出来，则获得具有孔径均匀、高度有序的穿透微孔三氧化二铝陶瓷箔； 2)将步骤I)获得的微孔三氧化二铝陶瓷箔放入物理气相沉积炉中，在真空条件下进行反应磁控溅射获掺杂银的纳米二氧化钛镀膜层微孔三氧化二铝陶瓷过滤膜； 3)将步骤2)获得的过滤膜热处理后，获得用于空气与水净化的过滤膜，所述过滤膜为锐钛矿晶型的具有良好光催化活性的过滤膜。
2.如权利要求1所述的一种用于空气与水净化的过滤膜及其制备方法，其特征在于在步骤I)中，所述孔径均匀、高度有序的三氧化二铝微孔陶瓷箔，孔径范围为200 lOOOnm，孔间距为300 lOOOnm。
3.如权利要求1所述的一种用于空气与水净化的过滤膜及其制备方法，其特征在于在 步骤I)中，所述三氧化二铝微孔陶瓷箔的厚度为30 60μπι。
4.如权利要求1所述的一种用于空气与水净化的过滤膜及其制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述物理气相沉积掺杂银的纳米二氧化钛镀膜层，其结构组成由从下往上一次为底层为纳米二氧化钛镀膜层、中间一层银层和最上层纳米二氧化钛镀膜层。
5.如权利要求1所述的一种用于空气与水净化的过滤膜及其制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述纳米二氧化钛镀膜层的镀膜工艺条件为中频磁控溅射钛靶，电源电流.0.5 10Α，偏压20 80V，占空比40% 80%，氩气流速50 100SCCM，氧气流速100 .300SCCM，时间l(T50min，纳米银层的镀膜工艺条件可为中频磁控溅射银靶，电源电流.0.5 2A，偏压20 80V，占空比40% 80%，氩气流速50 150SCCM，时间2 lOmin。
6.如权利要求1所述的一种用于空气与水净化的过滤膜及其制备方法，其特征在于在步骤3 )中，所述热处理的温度为40(T50(TC，热处理的时间为4 8h。
7.如权利要求广6中任一方法所制备的一种用于空气与水净化的过滤膜。
全文摘要
一种用于空气与水净化的过滤膜及其制备方法，涉及一种过滤膜。用导电胶将铝箔贴合在单面导电铝平面板表面上；再将贴合有铝箔的单面导电铝平面板作为阳极置于铝的阳极氧化溶液中进行氧化反应，从而将铝箔转变成三氧化二铝，并在厚度方向形成穿透的纳米级到μm级的微孔，将获得的孔径均匀、高度有序的三氧化二铝微孔陶瓷箔从单面导电铝平面板上分离出来，则获得具有孔径均匀、高度有序的穿透微孔三氧化二铝陶瓷箔；再放入物理气相沉积炉中，在真空条件下进行反应磁控溅射获掺杂银的纳米二氧化钛镀膜层微孔三氧化二铝陶瓷过滤膜；将获得的过滤膜热处理后，获得用于空气与水净化的过滤膜，所述过滤膜为锐钛矿晶型的具有良好光催化活性的过滤膜。
文档编号B01D71/02GK103007781SQ20121059393
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者余水, 乔永亮, 李明仁 申请人:厦门建霖工业有限公司