专利名称：基于可见光的高活性空气净化剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及环境保护领域中室内空气及大气净化的净化剂及制备方 法，具体涉及一种基于可见光的高活性空气净化剂及其制备方法。
背景技术：
进入21世纪后，环境污染的控制和治理是人类社会面临和亟待解决 的重大课题，而纳米技术的高速发展，为纳米光催化技术的应用提供了 极好的机遇。在众多环境污染治理技术中，以半导体氧化物为催化剂的 多相光催化反应过程以其在室温、深度反应、可直接利用太阳光作为光 源来活化催化剂及驱动氧化还原反应等独特性能而成为一种理想的环境 污染治理技术。
光催化技术利用具有光催化活性的半导体材料在光照下激发出的电 子和空穴对参与光化学反应完成对有害气体的降解。当Ti02半导体被以 波长 K385nm的光线照射时，价带上的电子被激发跃迁至导带，在价带 上产生空穴(h+)，在导带上产生电子(e—)，光生空穴具有很强的氧化性，可 把吸附于半导体颗粒表面的物质氧化成高价物质，而电子具有还原性，
4能够把半导体表面吸附的电子受体还原。通常半导体粒子尺寸越小时，
电子与空穴迁移到表面的时间越小，复合的几率越小；同时粒子尺寸越 小、比表面积越大，越有利于反应物的吸附，从而增大反应几率。就光 催化反应来说，关键在于提高光催化反应的活性和选择性，提高光量子 产率，将其激发波长扩展到可见光区，提高光能利用率。随着研究的深 入，化工载体的一些观点也渗入到光催化氧化中，由于载体具有的强烈 吸附作用，可提高有机物污染物在催化剂表面的富集浓度，从而在载体/ 光催化剂界面附近创造一个局部污染物浓度较高的"小环境"，增大了污 染物与光催化剂的接触几率，使有机污染物的矿化速率得到提高。ATP 是一种具有链层状结构的含水镁铝硅酸盐矿物，它具有吸附性好、离子 交换能力强等特点，并且具有较大的内、外表面积。ATP的层链状结构 可分为三层，上下两层是硅氧四面体结构，中间是一层镁氧八面体结构。 ATP内部层间的两性作用力导致了层链间存在大于lnm的层间隙，通过 ATP较强的离子交换特性以及其它工艺手段，可制备出分子级复合净化 剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于可见光的高活性空气净化剂及其 制备方法，采用该制备方法得到的净化剂，安全可靠，能有效改善日益 恶化的室内外环境，减少疾病的发生，可广泛应用于家居、餐饮、医院 和办公室等场所。
本发明的技术解决方案是该净化剂包括ATP、 Sn02、 Ti02，是以ATP为基体层、Sn02为中间过渡层、Ti02为包覆层的层状复合结构。
本发明的基于可见光的高活性空气净化剂的制备方法，首先，凹凸 棒石粘土矿物经选矿、粉碎、过筛、提纯得到凹凸棒石粘土粉体ATP;然 后，分别制备Sn02及Ti02溶胶；其次，ATP与Sn02进行复合，得到ATP/Sn02 单一复合体；最后，再将ATP/Sn02单一复合体与Ti02进行二次复合，得 高活性的ATP/SnO/Ti02纳米复合净化剂。
本发明的基于可见光的高活性空气净化剂的制备方法中，包括以下 具体步骤
(1)凹凸棒石粘土矿物经选矿、粉碎、过筛、提纯得到凹凸棒石粘土 粉体；
(2) Sn02溶胶的制备将SnCl2 2H20以质量比1: 3.5溶于无水乙 醇中，超声振荡得无色透明溶液；再加入丙三醇，丙三醇与氯化锡的质 量比为l: 50，超声振荡15min，水浴80-90"C回流浓縮1 h，溶液颜色 变为淡黄；将此淡黄色溶液置于饱和水蒸汽下5天，使其发生水解与聚 合反应；再于40'C水浴下陈化12h，制得桔黄色透明Sn02溶胶；
(3) Ti02溶胶的制备将钛酸丁酯以体积比l: 10搅拌下滴入无水乙 醇中，再加入二乙醇胺，二乙醇胺与钛酸丁酯的体积比为1: 8，超声振 荡30 min;将此溶液密闭保存3天后，加入1/2溶液体积的95 %质量浓 度的含水酒精，再密闭保存进行成胶化2天，制得均匀透明的Ti02溶胶;
(4) 将ATP粉体以质量比1: 4加入到95%质量浓度的含水酒精中， 超声振荡15min进行充分润湿，离心机中离心后静置lh,滤去上层液体得充分润湿的ATP;
(5) 将充分润湿后的ATP加入到Sn02溶胶中，超声振荡30min，陈 化6h后离心脱去多余的溶胶，50。C干燥12h，在350-450。C下煅烧lh, 煅烧后经球磨、过筛得ATP/Sn02单一复合体，单一复合体粒度小于800 目；
(6) 将ATP/Sn02单一复合体加入到Ti02溶胶中，超声振荡30min， 陈化12h后离心脱去多余的溶胶，5(TC干燥6h，在350-450'C下煅烧lh， 煅烧后经球磨、过筛得ATP/Sn02/Ti02二次复合体，即高活性空气净化 剂。
本发明取得的技术进步是1、由于ATP较强的吸附能力，可以在复 合净化剂界面附近创造一个局部污染物浓度较高的"小环境"，增大污染 物与光净化剂的接触几率，从而提高有机污染物的催化分解速率；2、由 于复合了 Sn02中间层，有利于实现在Sn02/Ti02界面处电子从Ti02向 Sn02发生的有效转移；3、该高活性空气净化剂不含有机溶剂，对环境 无污染，对人体安全、无毒害作用；4、该高活性空气净化剂可基于可见 光下直接使用，无需提供特定波长的紫外光，且催化降解效率较高；5、 该高活性空气净化剂对于低污染浓度的空气净化，显示出优越的净化效 果，而一般产品难以实现低浓度下的有机污染物的催化分解。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本 发明只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述内容作出一些非本质的改进和调
实例l:首先，将凹凸棒石粘土矿物经选矿、粉碎、过筛、提纯得到 ATP粉体；然后，将11.2816 gSnCl2'2H20溶于50 ml无水乙醇中，超 声振荡后得无色透明溶液，再加入0.18ml丙三醇，超声振荡15min，此 溶液水溶80'C回流浓縮lh，溶液颜色变为淡黄，淡黄色溶液置于饱和水 蒸汽下5天，使其发生水解与聚合反应，再于4(TC水浴下陈化12h,制 得桔黄色透明Sn02溶胶；接着，将8 ml钛酸丁酯搅拌下滴入80 ml无水 乙醇中，再加入lml二乙醇胺，超声振荡30min，将此溶液密闭保存3 天后，加入95 %质量浓度的含水酒精40 ml，再密闭保存进行成胶化2 天，制得均匀透明的Ti02溶胶；其次，将10g的ATP粉体加入到50ml 的95%质量浓度的含水酒精中，超声振荡15min，进行充分润湿，离心 机离心后静置lh，滤去上层液体；最后，将充分润湿后的ATP，加入到 Sn02溶胶中，超声振荡30min，陈化6h后离心脱去多余的溶胶，50'C干 燥12h，在35(TC下煅烧lh，煅烧后经球磨、过筛得ATP/Sn02单一复合 体，粒度小于800目，ATP/ Sn02单一复合体加入到Ti02溶胶中，超声 振荡30min，陈化12h后离心脱去多余的溶胶，50。C干燥6h，在350°C 下煅烧lh,煅烧后经球磨、过筛得ATP/Sn02/Ti02二次复合体，即高活 性空气净化剂。检测结果表明，该法获得的空气净化剂24h甲醛去除率 为78.7% (测试温度20。C,湿度48%)。
实例2:首先，将凹凸棒石粘土矿物经选矿、粉碎、过筛、提纯得到ATP粉体；然后，将11.2816 gSnCl2'2H20溶于50 ml无水乙醇中，超 声振荡后得无色透明溶液，再加入0.18ml丙三醇，超声振荡15min，水 溶85'C回流浓縮lh，溶液颜色变为淡黄，淡黄色溶液置于饱和水蒸汽下 5天，使其发生水解与聚合反应，再于4(TC水浴下陈化12 h，制得桔黄 色透明Sn02溶胶；接着，将8 ml钛酸丁酯搅拌下滴入80 ml无水乙醇中， 再加入lml二乙醇胺，超声振荡30min，将此溶液密闭保存3天后，加 入95 %质量浓度的含水酒精40 ml,再密闭保存进行成胶化2天，制得 均匀透明的Ti02溶胶；其次，将10g的ATP粉体加入到50ml的95 %质 量浓度的含水酒精中，超声振荡15 min，进行充分润湿，离心机离心后 静置lh，滤去上层液体；最后，将充分润湿后的ATP加入到Sn02溶胶 中，超声振荡30min，陈化6h后离心脱去多余的溶胶，5(TC干燥12h， 在40(TC下煅烧lh，煅烧后经球磨、过筛得ATP/Sn02单一复合体，粒度 小于800目，ATP/ Sn02单一复合体加入到1102溶胶中，超声振荡30 min， 陈化12h后离心脱去多余的溶胶，5(TC干燥6h，在40(TC下煅烧lh,煅 烧后经球磨、过筛得ATP/Sn02/Ti02二次复合体，即高活性空气净化剂。 检测结果表明，该法获得的空气净化剂24h甲醛去除率为93.4% (测试 温度20。C，湿度48%)。
实例3:首先，将凹凸棒石粘土矿物经选矿、粉碎、过筛、提纯得到 ATP粉体；然后，将11.2816 gSnCl2.2H20溶于50 ml无水乙醇中，超 声振荡后得无色透明溶液，再加入0.18ml丙三醇，超声振荡15min，水 溶卯。C回流浓縮lh，溶液颜色变为淡黄，淡黄色溶液置于饱和水蒸汽下5天，使其发生水解与聚合反应，再于40'C水浴下陈化12 h，制得桔黄 色透明Sn02溶胶；接着，将8 ml钛酸丁酯搅拌下滴入80 ml无水乙醇中， 再加入lml二乙醇胺，超声振荡30min，将此溶液密闭保存3天后，加 入95 %质量浓度的含水酒精40 ml，再密闭保存进行成胶化2天，制得 均匀透明的Ti02溶胶；其次，将10g的ATP粉体加入到50ml的95 %质 量浓度的含水酒精中，超声振荡15 min，进行充分润湿，离心机离心后 静置lh，滤去上层液体；最后，将充分润湿后的ATP加入到Sn02溶胶 中，超声振荡30min，陈化6h后离心脱去多余的溶胶，5(TC干燥12h， 在450'C下煅烧lh，煅烧后经球磨、过筛得ATP/Sn02单一复合体，粒度 小于800目，ATP/ Sn02单一复合体加入到1102溶胶中，超声振荡30 min， 陈化12h后离心脱去多余的溶胶，5(TC干燥6h，在45(TC下煅烧lh，煅 烧后经球磨、过筛得ATP/Sn02/Ti02二次复合体，即高活性空气净化剂。 检测结果表明，该法获得的空气净化剂24h甲醛去除率为83.1% (测试 温度20。C,湿度48%)。
权利要求
1、基于可见光的高活性空气净化剂，其特征在于该净化剂包括ATP、SnO2、TiO2，是以ATP为基体层、SnO2为中间过渡层、TiO2为包覆层的层状复合结构。
2、 一种基于可见光的高活性空气净化剂的制备方法，其特征在 于首先，凹凸棒石粘土矿物经选矿、粉碎、过筛、提纯得到凹凸棒 石粘土粉体ATP;然后，分别制备Sn02及Ti02溶胶；其次，ATP与 Sn02进行复合，得到ATP/Sn02单一复合体；最后，再将ATP/Sn02 单一复合体与Ti02进行二次复合，得高活性的ATP/Sn(VTi02纳米复 合净化剂。
3、 如权利要求2所述的一种基于可见光的高活性空气净化剂的 制备方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤(1)凹凸棒石粘土矿物经选矿、粉碎、过筛、提纯得到凹凸棒石 粘土粉体ATP;(2) Sn02溶胶的制备将SnCl2 2H20以质量比1: 3.5溶于无 水乙醇中，超声振荡得无色透明溶液；再加入丙三醇，丙三醇与氯化 锡的质量比为1: 50，超声振荡15 min，水浴80 卯'C回流浓縮1 h， 溶液颜色变为淡黄；将此淡黄色溶液置于饱和水蒸汽下5天，使其发 生水解与聚合反应；再于4(TC水浴下陈化12 h,制得桔黄色透明Sn02 溶胶；(3) Ti02溶胶的制备将钛酸丁酯以体积比l: IO搅拌下滴入无 水乙醇中；再加入二乙醇胺，二乙醇胺与钛酸丁酯的体积比为1: 8， 超声振荡30 min;将此溶液密闭保存3天后，加入1/2溶液体积的95 %质量浓度的含水酒精，再密闭保存进行成胶化2天，制得均匀透明 的Ti(V溶胶；(4) 将ATP粉体以质量比1: 4加入到95 %质量浓度的含水酒精 中，超声振荡15min进行充分润湿，离心机中离心后静置lh，滤去 上层液体得充分润湿的ATP;(5) 将充分润湿后的ATP加入到Sn02溶胶中，超声振荡30 min， 陈化6h后离心脱去多余的溶胶，5(TC干燥12h，在350-45(TC下煅烧 lh，煅烧后经球磨、过筛得ATP/Sn02单一复合体，单一复合体粒度 小于800目；(6) 将ATP/ Sn02单一复合体加入到Ti02溶胶中，超声振荡30 min，陈化12h后离心脱去多余的溶胶，50。C干燥6h，在350-450。C 下煅烧lh，煅烧后经球磨、过筛得ATP/Sn02/Ti02二次复合体，即高活性空气净化剂。
全文摘要
本发明涉及一种基于可见光的高活性空气净化剂及其制备方法，该净化剂包括ATP、SnO<sub>2</sub>、TiO<sub>2</sub>，是以ATP为基体层、SnO<sub>2</sub>为中间过渡层、TiO<sub>2</sub>为包覆层的层状复合结构；制备方法为首先，凹凸棒石粘土矿物经选矿、粉碎、过筛、提纯得到凹凸棒石粘土粉体ATP；然后，分别制备SnO<sub>2</sub>及TiO<sub>2</sub>溶胶；其次，ATP与SnO<sub>2</sub>进行复合，得到ATP/SnO<sub>2</sub>单一复合体；最后，再将ATP/SnO<sub>2</sub>单一复合体与TiO<sub>2</sub>进行二次复合，得高活性的ATP/SnO<sub>2</sub>/TiO<sub>2</sub>纳米复合净化剂。本发明得到的净化剂安全可靠，能有效改善日益恶化的室内外环境，减少疾病的发生，可广泛应用于家居、餐饮、医院和办公室等场所。
文档编号B01J21/06GK101497039SQ20091002918
公开日2009年8月5日 申请日期2009年1月16日 优先权日2009年1月16日
发明者丁红燕, 刘月云, 刘爱辉, 周广宏, 林岳宾, 跃 章 申请人:淮阴工学院