本发明涉及膜技术领域，具体是一种360°柔性空气净化材料及其制备方法。
背景技术：
室内空气净化技术主要依托空气过滤膜或空气过滤膜网等材料对气态污染物进行物理性拦阻。空气中污染物种类繁多，这就要求过滤膜即能够去除多种污染物，同时又能够保证一定量的空气通量。因此，过滤膜必须同时具备多孔、捕集效率高、去除多种污染物等功能。在商业过滤膜材料中，pp、玻璃纤维以及其衍生产品均被用于制造空气过滤膜。现有的空气过滤膜均比较厚，为了增加比表面积和增加容尘量，空气过滤膜的厚度达到6到7厘米，薄的也有3到4厘米；而且通常功能也比较单一，只能去除pm10、pm2.5和甲醛；为了增加空气过滤膜的功能通常会加入其它材料或物质无形中又增加了空气过滤膜的厚度；使得空气过滤膜在狭小的空间内如空调、空调扇等无法进行安装，需配合空气净化器一起使用，现有的空气净化器通常占用一定的空间、维护成本较高，很难满足一般公众的使用需求，使其使用受到一定的限制。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有多功能吸附效果、而且可以在狭小空间使用的360°柔性空气净化材料及其制备方法。
本发明的具体技术方案如下：
一种360°柔性空气净化材料，依次包括第一柔性吸附层、多孔类石墨烯吸附层、催化药剂层和第二柔性吸附层；所述第一柔性吸附层和第二柔性吸附层均为负载有分子筛和硫酸铜的柔性载体。
优选的，所述柔性载体中分子筛的质量占总质量的18-22％，硫酸铜的质量占总质量的13-17％；本发明中加入13-17％的硫酸铜是为了帮助分子筛在柔性载体上结晶的更加稳定；本发明中负载在柔性载体上的分子筛和硫酸铜的量是通过浊度仪来控制的。
优选的，所述催化药剂层的厚度为0.3-0.7mm。
优选的，所述多孔类石墨烯吸附层为活性炭纤维毡。
优选的，所述柔性载体采用包括聚丙烯酰胺柔软纤维织物与玻璃柔软纤维织物。
优选的，所述催化药剂层按照质量百分比计包括如下物质：异氰酸酯2-8％、柠檬酸8-13％、过硫酸钾18-23％、波尔多液3-7％、亚氯酸钠3-7％、氧化铝18-23％、氧化镁15-20％、氢氧化钠8-13％、余量为水。
优选的，所述催化药剂层按照质量百分比计包括如下物质：异氰酸酯5％、柠檬酸10％、过硫酸钾20％、波尔多液5％、亚氯酸钠5％、氧化铝20％、氧化镁18％、氢氧化钠10％、余量为水。
本发明还涉及上述360°柔性空气净化材料的制备方法，包括如下步骤：
催化药剂层的制备：将异氰酸酯、柠檬酸、过硫酸钾、波尔多液、亚氯酸钠、氧化铝、氧化镁、氢氧化钠与水混合，搅拌均匀，经沉淀过滤出带糊状的催化药剂层；将带糊状的催化药剂层涂抹在活性炭纤维毡上，晾干；将涂抹有催化药剂层的多孔类石墨烯吸附层放置在第一柔性吸附层和第二柔性之间，然后周边进行压边，制得空气净化材料。
优选的，所述第一柔性吸附层和第二柔性吸附层制备方法如下：
(1)按照al：si：na摩尔比1:3-7:0.1-0.3称取含铝前驱体、含硅前驱体、氢氧化钠，溶解于80-120ml的模板剂、乙醇与水的混合液中，其中乙醇、模板剂、水的摩尔比为0.5-2:0.05:0.5-2，搅拌至完全溶解，此溶液于微波或水热加压条件下反应20-50min，干燥后得到分子筛颗粒，分子筛颗粒经高温处理后成为分子筛晶种，高温温度为500-600℃，高温处理时间为2.5-4h；
(2)按照0.1-0.5g/100ml的比例，将步骤(1)中的分子筛晶种用乙醇或丙醇配置成悬浮液；经过超声波处理10-30min后，多次浸涂在柔性载体上，在120℃烘干制得晶种载体备用；
(3)称取偏铝酸钠和硅溶胶以1:1-5的比例溶解于浓度为10-50g/l的氢氧化钠溶液中，将步骤(2)中得到的晶种载体置于此溶液中，并用微波或者水热加压方式反应20-120min，取出后用去离子水洗涤，120℃烘干，制得柔性分子筛过滤材料；
(4)将步骤(3)中得到的柔性分子筛过滤材料浸于50-200mg/l的硫酸铜溶液中10-30min，取出后用去离子水洗涤，并于120℃烘干，制得柔性吸附层。
本发明制得的空气净化材料不是靠传统纤维材料进行正面拦截pm2.5等物质的方式，而是靠种在纤维上的那些成千上万的分子筛小颗粒来进行吸附的，污染物从任何一个方向经过都会被吸附住，分子污染物会被后面的药剂层分解，而不是滞留在空气净化材料的表面，从而影响其使用寿命及其吸附效果。
本发明制备得到的空气净化材料寿命长，不仅可以去除pm10、pm2.5和甲醛，还具有很好的杀菌、除霉味、除tvoc效果。并且所述空气净化材料厚度薄具有很好的柔性，可以在狭小空间使用，可以用于现有的循环系统中，如空调、空调扇、加湿器等可以秒变一台空气净化器，噪音低、维护成本低、不占用空间。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明未提及部分均为现有技术。
实施例1
一种360°柔性空气净化材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)第一柔性吸附层和第二柔性吸附层的制备：
a、将异丙醇铝、正硅酸乙酯和氢氧化钠按照al：si：na摩尔比1:5:0.2的比例溶解于100ml乙醇-四甲基氢氧化铵模板剂-水溶液中，其中，乙醇、四甲基氢氧化铵模板剂、水的摩尔比为1：0.05：1，搅拌至完全溶解。将溶液放置于100ml高压釜中，于90℃下反应30min得到悬浮液，经过滤、去离子水洗涤后烘干；然后在550℃下煅烧3h，得到分子筛晶种；
b、分子筛晶种用乙醇按照0.5g/100ml比例配置成悬浮液，经过超声波处理20min后，多次浸涂在聚丙烯酰胺柔软纤维织物载体上，所述聚丙烯酰胺柔软纤维织物载体上改性分子筛的质量占总质量的18-22％，然后在120℃烘干制得晶种载体备用；
c、称取偏铝酸钠和硅溶胶以1:5的比例溶解于20g/l的氢氧化钠溶液中，将步骤b中得到晶种载体置于此溶液中，硫酸铜的质量占总质量的13-17％，并放置于高压釜中在120℃下水热加压反应20min；取出后用去离子水洗涤，于120℃烘干，制得柔性分子筛过滤材料；
d、将步骤c中得到的柔性分子筛过滤材料浸于150mg/l的硫酸铜溶液中,搅拌20min；取出后用去离子水洗涤，并于120℃烘干，制得柔性吸附层。
(2)催化药剂层的制备：按照质量百分比计将异氰酸酯5％、柠檬酸10％、过硫酸钾20％、波尔多液5％、亚氯酸钠5％、氧化铝20％、氧化镁18％、氢氧化钠10％、余量为水混合，搅拌4-5小时、等完全溶解后，经沉淀过滤出带糊状的催化药剂层。
(3)将带糊状的催化药剂层涂抹在活性炭纤维毡上，催化药剂层的厚度为0.5mm，晾干。
(4)将晾干后的活性炭纤维毡放置在第一柔性吸附层和第二柔性之间，然后周边用压边机进行压边，制得空气净化材料，厚度为1.5mm。
实施例2
一种360°柔性空气净化材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)第一柔性吸附层和第二柔性吸附层的制备：
a、将异丙醇铝、正硅酸乙酯和氢氧化钠按照al：si：na摩尔比1：4：0.3的比例溶解于100ml乙醇-四甲基氢氧化铵模板剂-水溶液中，其中，乙醇、四甲基氢氧化铵模板剂、水的摩尔比为1：0.05：1.5，搅拌至完全溶解。将溶液放置于100ml高压釜中，于90℃下反应30min得到悬浮液，经过滤、去离子水洗涤后烘干；然后在500℃下煅烧4h，得到分子筛晶种；
b、分子筛晶种用乙醇按照0.5g/100ml比例配置成悬浮液，经过超声波处理20min后，多次浸涂在聚丙烯酰胺柔软纤维织物载体上，所述聚丙烯酰胺柔软纤维织物载体上改性分子筛的质量占总质量的18-22％，然后在120℃烘干制得晶种载体备用；
c、称取偏铝酸钠和硅溶胶以1:4的比例溶解于30g/l的氢氧化钠溶液中，将步骤b中得到晶种载体置于此溶液中，硫酸铜的质量占总质量的13-17％，并放置于高压釜中在120℃下水热加压反应20min；取出后用去离子水洗涤，于120℃烘干，制得柔性分子筛过滤材料；
d、将步骤c中得到的柔性分子筛过滤材料浸于150mg/l的硫酸铜溶液中,搅拌20min；取出后用去离子水洗涤，并于120℃烘干，制得柔性吸附层。
(2)催化药剂层的制备：按照质量百分比计将异氰酸酯2％、柠檬酸13％、过硫酸钾18％、波尔多液7％、亚氯酸钠3％、氧化铝23％、氧化镁15％、氢氧化钠13％、余量为水混合，搅拌4-5小时、等完全溶解后，经沉淀过滤出带糊状的催化药剂层。
(3)将带糊状的催化药剂层涂抹在活性炭纤维毡上，催化药剂层的厚度为0.7mm，晾干。
(4)将晾干后的活性炭纤维毡放置在第一柔性吸附层和第二柔性之间，然后周边用压边机进行压边，制得空气净化材料，厚度为1.5mm。
实施例3
一种360°柔性空气净化材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)第一柔性吸附层和第二柔性吸附层的制备：
a、将异丙醇铝、正硅酸乙酯和氢氧化钠按照al：si：na摩尔比1：5：0.2的比例溶解于100ml乙醇-四甲基氢氧化铵模板剂-水溶液中，其中，乙醇、四甲基氢氧化铵模板剂、水的摩尔比为1：0.05：1，搅拌至完全溶解。将溶液放置于100ml高压釜中，于90℃下反应30min得到悬浮液，经过滤、去离子水洗涤后烘干；然后在550℃下煅烧3h，得到分子筛晶种；
b、分子筛晶种用乙醇按照0.5g/100ml比例配置成悬浮液，经过超声波处理20min后，多次浸涂在聚丙烯酰胺柔软纤维织物载体上，所述聚丙烯酰胺柔软纤维织物载体上改性分子筛的质量占总质量的18-22％，然后在120℃烘干制得晶种载体备用；
c、称取偏铝酸钠和硅溶胶以1:5的比例溶解于20g/l的氢氧化钠溶液中，将步骤b中得到晶种载体置于此溶液中，硫酸铜的质量占总质量的13-17％，并放置于高压釜中在120℃下水热加压反应20min；取出后用去离子水洗涤，于120℃烘干，制得柔性分子筛过滤材料；
d、将步骤c中得到的柔性分子筛过滤材料浸于150mg/l的硫酸铜溶液中,搅拌20min；取出后用去离子水洗涤，并于120℃烘干，制得柔性吸附层。
(2)催化药剂层的制备：按照质量百分比计将异氰酸酯8％、柠檬酸8％、过硫酸钾23％、波尔多液3％、亚氯酸钠7％、氧化铝18％、氧化镁120％、氢氧化钠8％、余量为水混合，搅拌4-5小时、等完全溶解后，经沉淀过滤出带糊状的催化药剂层。
(3)将带糊状的催化药剂层涂抹在活性炭纤维毡上，催化药剂层的厚度为0.3mm，晾干。
(4)将晾干后的活性炭纤维毡放置在第一柔性吸附层和第二柔性之间，然后周边用压边机进行压边，制得空气净化材料，厚度为1.5mm。
对比例1
一种用于空气净化的柔性分子筛过滤膜的制备方法，具体步骤如下：
(1)将异丙醇铝、正硅酸乙酯和氢氧化钠按照al：si：na摩尔比1：5：0.2的比例溶解于100ml乙醇-四甲基氢氧化铵模板剂-水溶液中，其中，乙醇、四甲基氢氧化铵模板剂、水的摩尔比为1：0.05：1，搅拌至完全溶解。将溶液放置于100ml高压釜中，于90℃下反应30min得到悬浮液，经过滤、去离子水洗涤后烘干；然后在550℃下煅烧3h，得到分子筛晶种。
(2)分子筛晶种用乙醇按照0.5g/100ml比例配置成悬浮液，经过超声波处理20min后，多次浸涂在聚丙烯酰胺柔软纤维织物载体上，然后在120℃烘干制得晶种载体备用。
(3)称取偏铝酸钠和硅溶胶以1:5的比例溶解于20g/l的氢氧化钠溶液中，将步骤(2)中得到晶种载体置于此溶液中，并放置于高压釜中在120℃下水热加压反应20min；取出后用去离子水洗涤，于120℃烘干，制得柔性分子筛过滤材料。
(4)将步骤(3)中得到的柔性分子筛过滤材料浸于150mg/l的cu(no3)2溶液中,搅拌20min；取出后用去离子水洗涤，并于120℃烘干，制得具有催化性的柔性分子筛过滤膜。
采用本发明实施例1制得的空气净化材料对其pm2.5进行测试，平均浓度在300ppm的环境下，每天工作6-8小时，空气净化材料的持续效果可达337天，国内pm2.5年平均量在150ppm左右，从而推断出本发明实施例1制得的空气净化材料对pm2.5的有效过滤时间为2年以上。
采用现有的某一空气过滤膜对其pm2.5进行测试，平均浓度在300ppm的环境下，每天工作6-8小时，空气净化材料的持续效果达21天，其对pm2.5的有效过滤时间明显短于本发明。
本发明实施例的各性能数据参见表1所示，各性能数据的判定依据如下：抑菌率(％)：依据《抗菌加工制品——抗菌性能试验方法和抗菌效果》(jisz2801∶2010)，检验抗菌抑菌空调空气净化复合膜的抑菌效果。
甲醛净化效率(％)(4h)：参照gb/t18801-2015《空气净化器》。
tvoc净化效率(％)(4h)：参照gb/t18801-2015《空气净化器》。
pm2.5/pm10去除率：以pm2.5/pm10混合颗粒为污染物，测得在120min内，空气净化材料能够去除的pm2.5颗粒和pm10颗粒。
除臭效果的检测：在两个相同大小的房间里，通入相同量的有臭味的气体，然后采用装有空气净化材料的空气净化器进行净化，再通过鼻子闻的方式看是否还存在臭味。
表1