本发明属于新型材料和光催化领域，尤其涉及一种暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料制备方法及应用。
背景技术：
随着经济发展和人们生活水平的提高，装修逐渐成为热门。人们对居室和办公城所的舒适性、美观化和机械化的要求越来越高，装修密度也越来越高，但因装修材料、建筑材料和室内家具不达标而导致的室内空气污染问题也日趋严重。装修材料释放出的甲醛成为室内空气“首号污染物”。目前，处理室内甲醛的方法主要有：过滤、吸附、等离子体、臭氧氧化等。但这些方法去除效率低，净化效果有限，且受条件限制大。也有使用光催化来进行吸附和降解，比如光触媒，光触媒在反应时，会产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物，对甲醛、苯、氨、TVOC等具有很强的降解能力。不仅如此，光触媒还具有很强的灭菌功能，能把有机污染物分解成无污染的水和二氧化碳，因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气等功能。但光触媒必须在光的照射下，才会产生类似光合作用的光催化反应。简单来说就是：如果在没有光线的情况下，光触媒就没有效果。无光触媒是全球新兴的新型高效去甲醛材料，对人体无毒无害，催化活性高，具高耐久性，性质稳定。它克服了光触媒的弱点，可在无光或光线不足条件下产生催化反应，产生具有强氧化力的氢氧游离基，能大幅度、持续不断的消除甲醛、苯、TVOC等有害气体，同时起到除臭、抗菌、防霉、防污、净化空气的效果，做到24小时空气净化。然而，单独使用无光触媒则存在难回收易造成二次污染、成本高、推广难的问题。
技术实现要素：
为了解决以上技术问题，本发明提供一种在暗光或弱光光条件下均可进行光催化反应的无光触媒/活性炭纤维复合材料制备方法，不光克服了光触媒必须在紫外光照射下才会产生光催化反应的技术问题，并且减少二次污染、成本低，使用方便，易推广，制备方法简单。解决以上技术问题的本发明中的暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料的制备方法，包括无光触媒、活性炭纤维原料、粘着剂和水，其特征在于：制备步骤如下：（1）将活性炭纤维裁剪成所需大小，打孔；（2）称取无光触媒，加入水成无光触媒溶液；（3）配置甲壳素粉粘着剂；（4）将步骤（2）中的无光触媒溶液喷涂于步骤（1）中的活性炭纤维表面，烘干,温度55-65℃，时间0.5-1.5h；再喷涂粘着剂在已喷涂无光触媒溶液表面上，使其固定在活性炭纤维表面，烘干,温度55-65℃，时间0.5-6.5h即得。本发明以无光触媒、甲壳素粉和活性炭纤维为主要原料，以喷涂的方式使无光触媒附着在活性炭纤维表面，再以甲壳素粉为粘着剂使其固定制得复合材料。活性炭纤维具有高的比表面，对甲醛、苯、TVOC等有害气体有强大的吸附能力，且活性碳纤维在紫外照射时可发生光催化反应降解甲醛。其中，步骤（2）是所述无光触媒与水质量比为1:5-10。所述活性炭纤维要成排交错打孔，孔径分别为d1=0.2-1.8mm，d2=1.9-4mm。所述粘着剂配制方法如下：在水中加入冰乙酸配成质量浓度为1-8%的冰乙酸溶液；将冰乙酸溶液置于恒温水浴锅中，水浴锅温度为60℃，加入甲克素粉，搅拌制成质量浓度为1-6%甲壳素粉溶液；取50ml甲壳素粉溶液，加入150-950ml水混匀制得粘着剂。本发明中一种暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料的制备方法，所述步骤（2）中，无光触媒溶液是将无光触媒置于超声清洗仪中超声15-30min使其分散，然后置于恒温水浴锅中搅拌均匀，水浴温度为20-30℃。本发明中方法制备的暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料，具有吸附/催化/过滤三重层功能：内层的活性炭纤维是具有超强吸附能力的吸附层；中层的无光触媒均匀附着在活性炭纤维表面及其间隙之间，将活性炭纤维包裹其中，形成催化层，既能降解空气中的甲醛等气体，也能降解因条件变化而从活性炭纤维中溢出的甲醛等气体，锁住并催化降解被吸附的污染物；外层透明的粘胶剂保护无光触媒不流失，并让光线透过，加强无光触媒的催化作用，形成保护过滤层。本发明中，暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料的应用为以无光触媒质量和活性炭纤维表面积为计算，无光触媒溶液喷涂量为10-100g/m2；以粘着剂本身重量和活性炭纤维表面积为计算，粘着剂喷涂量为200-1000ml/m2。本发明本将无光触媒稳定负载于在活性炭纤维上，具有可高度重复利用和不间断吸附降解的优点，制备出的复合材料在光线充足或暗光条件下均可进行高效的吸附、过滤和催化反应，用于大气污染治理、室内空气处理、水污染控制、去除PM2.5、杀菌消毒等，可做到一天24小时不间断净化，净化效果可达到99.9%。本发明制得的复合材料薄膜均匀，结合牢固，所采用的材料对环境和人体无毒害，且制备简单，使用成本低。通过太阳光暴晒或60℃低温便可实现复合材料的原位再生，可反复长时间使用。具体实施方式下面结合实例对本发明进一步详述，所使用的无光触媒及其它原料购买于市场：实施案例1将活性炭纤维裁剪20×20cm大小。然后称取称取20g无光触媒，加入200ml高纯水，于超声清洗仪中80W超声30min后置于恒温水浴锅中搅拌均匀。然后，将混匀的无光触媒均匀的喷涂于活性炭纤维表面，电热板烘干，温度60℃，时间1h。制得所需样品。所制得样品对甲醛的去除率为70%；PM2.5去除率为50%；杀菌消毒率为60%；除臭除异味率为67%。实施案例2将活性炭纤维裁剪20×20cm大小之后打上成排交错的大小孔,d1=1.0mm,d2=2.0mm。然后称取称取20g无光触媒，加入200ml高纯水，于超声清洗仪中80W超声30min后置于恒温水浴锅中搅拌均匀。然后，将混匀的无光触媒均匀的喷涂于活性炭纤维表面，电热板烘干，温度60℃，时间1h。便制得所需样品。所制得的样品对甲醛的去除率为85%；PM2.5去除率为80%；杀菌消毒率为97%；除臭除异味率为90%。实施案例3将活性炭纤维裁剪20×20cm大小之后打上成排交错的大小孔,d1=1.0mm,d2=2.0mm。然后称取20g无光触媒，加入200ml高纯水，于超声清洗仪中80W超声30min后置于恒温水浴锅中搅拌均匀。同时配制粘着剂。其中粘着剂配制方法为：取4wt%冰乙酸溶液100g，加入甲克素粉末后置于数显恒温水浴锅搅拌溶解制成3%甲壳素粉溶液。水浴锅温度为60℃。再取50ml甲壳素粉溶液，加入450ml高纯水混匀制得粘着剂。最后，将混匀的无光触媒均匀的喷涂于活性炭纤维表面，电热板烘干，温度60℃，时间1h；再喷涂粘着剂使其固定在活性炭纤维表面，电热板烘干，温度60℃，时间1h。便制得具有暗光催化功能的复合材料。所制得样品对甲醛的去除率为99.9%；PM2.5去除率为99%；杀菌消毒率为99%；除臭除异味率为100%。实施案例4将活性炭纤维裁剪20×20cm大小之后打上成排交错的大小孔,d1=0.2mm,d2=1.9mm。然后称取20g无光触媒，加入100ml高纯水，于超声清洗仪中80W超声30min后置于恒温水浴锅中搅拌均匀。同时配制粘着剂。其中粘着剂配制方法为：取1wt%冰乙酸溶液100g，加入甲克素粉末后置于数显恒温水浴锅搅拌溶解制成6%甲壳素粉溶液。水浴锅温度为60℃。再取50ml甲壳素粉溶液，加入150ml高纯水混匀制得粘着剂。最后，将混匀的无光触媒均匀的喷涂于活性炭纤维表面，烘干，温度60℃，时间1h；再喷涂粘着剂使其固定在活性炭纤维表面，烘干，温度60℃，时间1h。便制得具有暗光催化功能的复合材料。所制得的样品对甲醛的去除率为75%；PM2.5去除率为80%；杀菌消毒率为90%；除臭除异味率为95%。实施案例5将活性炭纤维裁剪20×20cm大小之后打上成排交错的大小孔,d1=1.8mm,d2=4.0mm。然后称取20g无光触媒，加入100ml高纯水，于超声清洗仪中80W超声30min后置于恒温水浴锅中搅拌均匀。同时配制粘着剂。其中粘着剂配制方法为：取8wt%冰乙酸溶液100g，加入甲克素粉末后置于数显恒温水浴锅搅拌溶解制成1%甲壳素粉溶液。水浴锅温度为60℃。再取50ml甲壳素粉溶液，加入950ml高纯水混匀制得粘着剂。最后，将混匀的无光触媒均匀的喷涂于活性炭纤维表面，烘干,温度60℃，时间1h；再喷涂粘着剂使其固定在活性炭纤维表面，烘干,温度60℃，时间1h。便制得具有暗光催化功能的复合材料。所制得的样品对甲醛的去除率为85%；PM2.5去除率为80%；杀菌消毒率为90%；除臭除异味率为95%。实施案例6将活性炭纤维裁剪20×20cm大小之后打上成排交错的大小孔,d1=0.2mm,d2=1.9mm。然后称取20g无光触媒，加入160ml高纯水，于超声清洗仪中80W超声15min后置于恒温水浴锅中搅拌均匀。同时配制粘着剂。其中粘着剂配制方法为：取4wt%冰乙酸溶液100g，加入甲克素粉末后置于数显恒温水浴锅搅拌溶解制成3%甲壳素粉溶液。水浴锅温度为60℃。再取50ml甲壳素粉溶液，加入450ml高纯水混匀制得粘着剂。最后，将混匀的无光触媒均匀的喷涂于活性炭纤维表面，烘干,温度65℃，时间0.5h；再喷涂粘着剂使其固定在活性炭纤维表面，烘干,温度65℃，时间0.5h。便制得具有暗光催化功能的复合材料。所制得的样品对甲醛的去除率为80%；PM2.5去除率为80%；杀菌消毒率为95%；除臭除异味率为95%。实施案例7将活性炭纤维裁剪20×20cm大小之后打上成排交错的大小孔,d1=1.0mm,d2=2.0mm。然后称取20g无光触媒，加入100ml高纯水，于超声清洗仪中80W超声25min后置于恒温水浴锅中搅拌均匀。同时配制粘着剂。其中粘着剂配制方法为：取4wt%冰乙酸溶液100g，加入甲克素粉末后置于数显恒温水浴锅搅拌溶解制成6%甲壳素粉溶液。水浴锅温度为55℃。再取50ml甲壳素粉溶液，加入950ml高纯水混匀制得粘着剂。最后，将混匀的无光触媒均匀的喷涂于活性炭纤维表面，烘干,温度60℃，时间1h；再喷涂粘着剂使其固定在活性炭纤维表面，烘干,温度60℃，时间1h。便制得具有暗光催化功能的复合材料。所制得的样品对甲醛的去除率为75%，PM2.5去除率为80%；杀菌消毒率为95%；除臭除异味率为95%。实施案例8将活性炭纤维裁剪20×20cm大小之后打上成排交错的大小孔,d1=1.8mm,d2=4.0mm。然后称取20g无光触媒，加入120ml高纯水，于超声清洗仪中80W超声20min后置于恒温水浴锅中搅拌均匀。同时配制粘着剂。其中粘着剂配制方法为：取8wt%冰乙酸溶液100g，加入甲克素粉末后置于数显恒温水浴锅搅拌溶解制成1%甲壳素粉溶液。水浴锅温度为65℃。再取50ml甲壳素粉溶液，加入150ml高纯水混匀制得粘着剂。最后，将混匀的无光触媒均匀的喷涂于活性炭纤维表面，烘干，温度55℃，时间1.5h；再喷涂粘着剂使其固定在活性炭纤维表面，烘干，温度55℃，时间1.5h。便制得具有暗光催化功能的复合材料。所制得的样品对甲醛的去除率为86%，PM2.5去除率为90%；杀菌消毒率为95%；除臭除异味率为95%。实施案例9一种暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料及制备方法如实施案例3，其中活性炭纤维裁剪为20×100。所制得的样品对甲醛的去除率为86%，PM2.5去除率为90%；杀菌消毒率为95%；除臭除异味率为95%。实施案例10一种暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料及制备方法如实施案例3，其中活性炭纤维裁剪为20×10。所制得的样品对甲醛的去除率为66%；PM2.5去除率为90%；杀菌消毒率为95%；除臭除异味率为95%。实施案例11一种暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料及制备方法如实施案例3，其中喷涂量为无光触媒溶液：粘着剂=1:25。所制得的样品对甲醛的去除率为89%；PM2.5去除率为90%；杀菌消毒率为95%；除臭除异味率为95%。实施案例12一种暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料及制备方法如实施案例3，其中喷涂量为无光触媒溶液：粘着剂=1:50。所制得的样品对甲醛的去除率为80%；PM2.5去除率为90%；杀菌消毒率为95%；除臭除异味率为95%。实施案例13一种暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料及制备方法如实施案例3，其中甲壳素溶液质量浓度为6%。所制得的样品对甲醛的去除率为80%；PM2.5去除率为90%；杀菌消毒率为95%；除臭除异味率为95%。实施案例14一种暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料及制备方法如实施案例3，其中甲壳素溶液质量浓度为1%。所制得的样品对甲醛的去除率为75%；PM2.5去除率为90%；杀菌消毒率为95%；除臭除异味率为95%。实施案例15一种暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料及制备方法如实施案例3，其中无光触媒喷涂量为30g。所制得的样品对甲醛的去除率为86%，PM2.5去除率为95%；杀菌消毒率为95%；除臭除异味率为95%。实施案例16一种暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料及制备方法如实施案例3，其中无光触媒喷涂量为10g。所制得的样品对甲醛的去除率为87%，PM2.5去除率为90%；杀菌消毒率为95%；除臭除异味率为95%。实施案例17一种暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料及制备方法如实施案例3，其中粘着剂的喷涂量为200ml。所制得的样品对甲醛的去除率为86%，PM2.5去除率为90%；杀菌消毒率为95%；除臭除异味率为95%。实施案例18一种暗光催化的无光触媒/活性炭纤维复合材料及制备方法如实施案例3，其中粘着剂的喷涂量为1000ml。所制得的样品对甲醛的去除率为80%，PM2.5去除率为90%；杀菌消毒率为95%；除臭除异味率为95%。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。