一种长效除有机污染物的空气净化用材料的制作方法

技术领域：

本发明属于环保新材料领域，具体涉及一种长效除污染物的空气净化用材料，其制备方法基于仿生聚合化学反应法。

技术背景：

有机污染物是公认的强毒物质,其对人体的毒害具有强毒性。近年来，居室装修造成室内空气有机污染及对人体危害的研究已成为社会关注热点。有机污染物对人体健康的危害极大，比室内空气甲醛含量大于0.1mg/m3就会对呼吸系统产生危害，高浓度有机污染物对神经系统、免疫系统、肝脏都有危害。

目前，室内有机化合物污染的处理方法主要采用空气净化剂、新风系统和空气净化器净化处理。就新风系统和空气净化器净化处理来说，其有效净化室内空气中有机污染物主要通过净化材料来实现。目前和新风系统和空气净化器中除有机污染物的滤芯材料主要有吸附性能的活性炭、或者装载光触媒的活性炭。优质活性炭的比表面积很大(高达3000平方米/克)，是非极性吸附剂，具有很强的疏水性，因此活性炭对苯系物类的非极性物质具有良好的吸附性，但是通过吸附具有易饱和和随着环境条件的变化再释放的特点。由于目前光触媒可见光的利用效率很低，所以装载光触媒的活性炭需要提供紫外光源装置，这样一方面提高了装置的复杂性和成本，另一方面人造的紫外光源会造成另外一种形式的污染。此外，常见的活性炭负载的纳米粒子容易脱落。因此从实用的角度，利用活性炭作为空气净化用材料消除有机污染物的性能还有待于进一步优化。

技术实现要素：
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为解决目前活性炭以及光触媒除有机污染物方面的技术缺陷，本发明提供一种长效除有机污染物的空气净化用材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种长效除有机污染物的空气净化用材料，通过仿生聚合化学反应法制备得到，包括如下步骤：

(1)将20重量份酸化或碱化活性炭加入到多巴胺溶液中反应20小时，过滤干燥得到聚多巴胺改性的活性炭；

(2)将1重量份二氧化锰投入到由乙醇和水按照体积比1:9组成的分散剂中，搅拌30分钟，得到浓度为1克/升的二氧化锰溶液，再加入正硅酸乙酯；正硅酸乙酯与二氧化锰的质量比是1：10。

(3)滴加氨水调节ph至8.5，过滤，在搅拌条件下，滴加浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液调节ph值至12，继续反应2h，得到二氧化硅包覆纳米二氧化锰的复合颗粒溶液；

(4)将上述(1)聚多巴胺改性的活性炭加入到(3)溶液，常温搅拌5个小时，过滤，120摄氏度真空干燥12个小时，得到一种长效除有机污染物的空气净化用材料。

进一步地，步骤1)中所用的多巴胺溶液的浓度为2g/l；

进一步地，步骤3)中所用的氨水的质量分数为10％；

本发明的有益效果在于：本发明中活性炭既作为吸附剂，又作为纳米温触媒催化剂的固化载体，具有工艺简单、易于工业生产的优点。本发明中的纳米温触媒催化剂具有常温催化分解有机污染物为二氧化碳和水的效果，无需光的参与，纳米粒子被牢固负载不易脱落，协同酸化或碱化活性炭的吸附有机污染物的性能，克服吸附饱和的缺点，具有长效、安全、环保的除有机污染物的性能。

附图说明：

图1本发明的工艺流程图；

图2本发明材料的除甲醛效果；

图3本发明材料的除甲苯效果。

具体实施方式：

实施例1：

1)将20克酸化或碱化活性炭加入到150毫升含有2g/l多巴胺液体中反应20小时，将得到聚多巴胺改性的活性炭；

2)将1克纳米二氧化锰投入到150毫升乙醇/水的分散剂(体积比1:9)中，搅拌30分钟，再加入正硅酸乙酯500微升(正硅酸乙酯与二氧化锰的质量比是1：10)；

3)滴加10wt％的氨水5毫升，调节ph至8.5，过滤，在搅拌条件下，滴加浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液50毫升，调节ph值至12，继续反应2h，得到二氧化硅包覆纳米二氧化锰的复合颗粒溶液；

4)将上述聚多巴胺改性的活性炭加入到3)溶液，常温搅拌5个小时，过滤，120摄氏度真空干燥12个小时，得到一种长效除有机污染物的空气净化用材料。

图2为所得材料的除甲醛效果图，从图中可以看出，跟活性炭材料相比，本发明材料的除甲醛效果有大幅度的提高。图3为所得材料的除甲苯效果图，从图中可以看出，本发明材料的除甲苯效果大大优于普通活性炭。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种长效除有机污染物的空气净化用材料，其制备方法是将酸化或碱化活性炭用聚多巴胺；然后将聚多巴胺改性的活性炭加入到二氧化硅包覆纳米二氧化锰的复合颗粒溶液中，常温搅拌5个小时，过滤，真空干燥后得到一种长效除有机污染物的空气净化用材料。本发明中活性炭既作为吸附剂，又作为温触媒纳米催化剂的固化载体，纳米温触媒被通过多巴胺牢固地负载到活性炭上，避免纳米粒子的迁移和损耗，无光的条件下即可进行，具有工艺简单、性能长效、安全环保的长效除有机污染物性能。

技术研发人员：裴克梅;应翌黛
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：2017.04.21
技术公布日：2017.10.13