本发明属于空气净化，具体涉及一种吸附与光催化协同空气净化材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、餐食场所是常见的室内异味场所。在烹饪过程中，会产生大量挥发性有机化合物（vocs）和油滴，并排放到环境中。烹饪油烟中的vocs已检测出含有多种碳氢化合物，如烷烃、烯烃、醛、酮和芳香烃。其中，乙醛、柠檬烯等作为臭氧的前驱体，会通过光化学反应产生臭氧，柠檬烯等烯烃类在一定浓度臭氧和光解作用下又会产生二次有机气溶胶，危害自然环境与人体健康。在气味感知方面，醛酮类化合物是餐食场所中产生异味的关键性种类，是多种食材和油烟的主要挥发物，其在餐食场所中浓度较高。而醛酮类物质的嗅阈值相对较低（即在较低浓度下能被人们感知到其特有的刺激性气味），约为2.59-9.01μg/m3。为提高餐食场所的空气品质，减少气态有机物对人体的危害，去除气态醛酮类污染物尤为重要。
2、适用于餐食场所的净化技术包括：吸附、催化氧化、光催化、臭氧氧化。近年来，开发了许多吸附材料来去除室内气态醛酮类污染物。然而，大多数吸附材料的吸附能力有限，吸附饱和后发生解吸，在解吸过程中会产生二次污染。光催化技术因其适用于较低浓度较小流量的气体净化，并且可以在温和条件下运行，所以被看作是较低浓度气体净化的首选技术。但该技术也存在着自身的应用限制，例如：净化效率较低；紫外光降解产生副产物臭氧；无法选择性净化单一污染物等。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本发明提供了一种吸附与光催化协同空气净化材料及其制备方法和应用，以期至少部分地解决上述技术问题，由此本发明提供的具体技术方案如下。
2、作为本发明的第一个方面，提供了一种吸附与光催化协同空气净化材料，包括：锰氧化合物、石墨相氮化碳、活性炭和高碘酸层；其中，锰氧化合物与石墨相氮化碳形成异质结，并附着在活性炭的内外表面，高碘酸层将形成异质结的锰氧化合物和石墨相氮化碳以及活性炭包裹。
3、作为本发明的第二个方面，提供了一种吸附与光催化协同空气净化材料的制备方法，包括：将锰氧化合物、石墨相氮化碳和活性炭混合并煅烧，得到空气净化前驱体材料；将空气净化前驱体材料浸渍在高碘酸溶液中，干燥后得到空气净化材料；其中，锰氧化合物与石墨相氮化碳在煅烧过程中形成异质结，并附着在活性炭的内外表面，在浸渍过程中高碘酸层将形成异质结的锰氧化合物和石墨相氮化碳以及活性炭包裹。
4、作为本发明的第三个方面，提供了一种吸附与光催化协同空气净化材料在空气净化中的应用。
5、基于上述技术方案，本发明提供的一种吸附与光催化协同空气净化材料及其制备方法和应用，至少存在以下有益效果之一：
6、（1）在本发明实施例中，空气净化材料由锰氧化合物、石墨相氮化碳、活性炭和高碘酸层组成。锰氧化合物和石墨相氮化碳形成异质结，部分锰氧化合物和石墨相氮化碳负载在活性炭外表面，部分锰氧化合物和石墨相氮化碳进入活性炭孔隙并锚定在活性炭的内表面；高碘酸层将锰氧化合物、石墨相氮化碳和活性炭包裹在内。利用高碘酸层选择性地将空气中亲水性挥发性有机化合物吸附固定，在光照下，锰氧化合物和石墨相氮化碳形成的异质结产生超氧自由基，将吸附固定的亲水性挥发性有机化合物氧化分解成二氧化碳和水。其中，活性炭为锰氧化合物和石墨相氮化碳提供更多的吸附位点，以增强锰氧化合物和石墨相氮化碳与亲水性挥发性有机化合物的接触，增强亲水性挥发性有机化合物的氧化分解。本发明将吸附和光催化相结合，解决了吸附材料活性炭存在吸附饱和的问题，以及光催化剂锰氧化合物和石墨相氮化碳吸附位点少的问题，延长了吸附材料活性炭的使用寿命，同时提高了光催化剂锰氧化合物和石墨相氮化碳的催化效率，进而提高了空气净化材料的净化效率。
7、（2）在本发明实施例中，将锰氧化合物、石墨相氮化碳和活性炭混合并煅烧，在煅烧的过程中锰氧化合物和石墨相氮化碳形成异质结，部分锰氧化合物和石墨相氮化碳负载在活性炭外表面，部分锰氧化合物和石墨相氮化碳进入活性炭孔隙并锚定在活性炭的内表面，得到空气净化前驱体材料。将空气净化前驱体材料浸渍在高碘酸溶液中，在浸渍的过程中形成异质结的锰氧化合物和石墨相氮化碳以及活性炭的表面形成一层高碘酸层，干燥后得到空气净化材料。本发明中制备空气净化材料的方法简便、易操作，且具有规模化生产前景。
8、（3）在本发明实施例中，通过高碘酸层吸附空气中水蒸气在空气净化材料表面形成原位水层（自润湿层），形成独特的空气/水/空气净化材料三相系统。原位水层吸附亲水性挥发性有机化合物，活性炭吸附原位水层中的亲水性挥发性有机化合物，为锰氧化合物和石墨相氮化碳氧化分解亲水性挥发性有机化合物提供更多的反应位点。在光照下，锰氧化合物和石墨相氮化碳形成的异质结产生超氧自由基，将活性炭吸附的亲水性挥发性有机化合物氧化分解成二氧化碳和水。利用吸附和光催化协同作用，可以有效提高空气净化材料的净化效率，实现更经济、高效、选择性的空气净化的目的。
1.一种吸附与光催化协同空气净化材料，其特征在于，所述空气净化材料包括：锰氧化合物、石墨相氮化碳、活性炭和高碘酸层；
2.一种吸附与光催化协同空气净化材料的制备方法，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述空气净化材料中所述高碘酸的负载量为30-50%。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述锰氧化合物的尺寸为10-300nm，所述石墨相氮化碳的尺寸为10-300nm，所述活性炭的尺寸为150-425μm。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将锰氧化合物、石墨相氮化碳和活性炭混合并煅烧，得到空气净化前驱体材料，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述石墨相氮化碳由尿素或三聚氰胺煅烧得到，形成所述石墨相氮化碳的煅烧温度为500-550℃，煅烧时间为1.5-2.5h；
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将锰氧化合物、石墨相氮化碳和活性炭混合并煅烧，得到空气净化前驱体材料，还包括：
8.一种如权利要求1所述的空气净化材料在空气净化中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述空气净化材料用于室内异味场所中气态醛酮类污染物的净化。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述气态醛酮类污染物包括甲醛、乙醛、丙醛、戊醛、辛醛、丙烯醛、丙酮中任意一种或几种。