一种涂层功能化表面修饰剂的组合物及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种涂层功能化表面修饰剂的组合物及其制备和应用，该组合物为包括金纳米棒（AuNRs）、AgNO3和NaOH-甘氨酸缓冲溶液的混合溶液。本发明专利技术的涂层功能化表面修饰剂的组合物可用于将所述的组合物用于建筑材料表面进行功能化修饰，提高对室内空气中甲醛的净化率。本发明专利技术为水溶液，无味、无毒、安全，甲醛净化效果显著；可直接喷洒于水性无机功能性内墙涂料表面，使用简便；甲醛的净化率达到相同情况下，涂料降耗产生的经济效益高，施工成本低；更适合于喷涂的涂层，提高施工效率，解决水性无机粉状功能性内墙涂料的施工瓶颈；制备和使用方法简捷可靠，应用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种涂层功能化表面修饰剂的组合物及其制备和应用
本专利技术涉及空气净化领域，尤其是涉及一种涂层功能化表面修饰剂的组合物及其制备和应用。
技术介绍
为去除胶合板释放的甲醛对室内空气的污染，国内外采用氨基衍生物型、氧化剂型化合物、含α-氢化合物型的甲醛消除剂(freeformaldehydescavenger)和吸收剂等喷洒胶合板的表面修饰技术。虽然利用羟氨、肼、苯肼、2，4-二硝基苯肼以及氨基脲等氨的衍生物与甲醛发生亲核加成反应而分别生成肟、腙、苯腙、2，4-二硝基苯腙及缩氨基脲可除去甲醛，但是肼本身的分子量小，易挥发，毒性较大，不适用作消醛剂；采用丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯等含α-氢化合物分子中次甲基的氢和甲醛发生亲核加成反应亦可消除甲醛，但此类化合物水溶性差，也不适于大量使用。现有技术也有披露用量为5％乙撑基脲喷涂制品表面，消醛率可达98％，然而其仅适用于氨基树脂和纺织品的后处理剂。此外，在刨花板表面喷涂乙酸铵、碳酸氢钠或木素磺酸钠等也可降低游离醛的含量，但使用量大，成本高。消醛宝(亚硫酸氢钠)与氯化铵是基于其分别和甲醛生成α-羟甲基磺酸钠和六次甲基四胺消除甲醛的，但因为生成的α-羟甲基磺酸钠含有羟甲基，受热可能释放出甲醛，而六次甲基四胺更不稳定，在酸性条件下受热易释放出甲醛和氨，由此产生二次污染。过硼酸钠、次氯酸、过氧化氢、二氧化氯等利用氧化反应把甲醛氧化成有机酸，由于过硼酸钠溶解度低、次氯酸不稳定、二氧化氯极易发生爆炸或刺激挥发性高而污染空气。酰胺类(己内酰胺)、酰肼类、有机胺类(丙烯酸酰联氨)、无机铵盐类的水溶液及其混合物等作为吸收剂，利用其活性基团与甲醛反应生成稳定无毒的化合物，有效地吸收与消除甲醛的污染，但是除其价格较高外，其和甲醛加成的产物不稳定，易分解，效果不理想。因此，探索具有消醛率高、使用量少、水溶性好和无毒的甲醛消除剂或吸收剂成为净化室内空气中甲醛研究的新热点与发展趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种消醛率高、安全无毒、使用方便、经济效益高的涂层功能化表面修饰剂的组合物及其制备和应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种涂层功能化表面修饰剂的组合物，该组合物为包括金纳米棒(AuNRs)、AgNO3和NaOH-甘氨酸缓冲溶液的混合溶液。进一步，所述的金纳米棒(AuNRs)、AgNO3和NaOH-甘氨酸缓冲溶液的混合溶液为该组合物的有效组分。优选的，该组合物各组分的体积百分比为：优选的，所述的金纳米棒(AuNRs)溶液的浓度为4.0×10-4mol/L-6.0×10-4mol/L，所述的AgNO3溶液的浓度为0.5×10-3mol/L-1.5×10-3mol/L，所述的NaOH-甘氨酸缓冲溶液的pH值为8.6-10.6。优选的，所述的金纳米棒(AuNRs)溶液的浓度为5.0×10-4mol/L，所述的AgNO3溶液的浓度为1.0×10-3mol/L，所述的NaOH-甘氨酸缓冲溶液的pH值为9.40。优选的，所述的组合物组分的体积百分比为：与现有技术相比，本专利技术具有如下特点：(1)本专利技术组合物为水溶液，无味、无毒、安全，甲醛的净化效果显著；(2)可直接喷洒于水性无机粉状内墙涂料表面，使用简便；(3)甲醛的净化率达到相同情况下，使用本专利技术涂料降耗产生的毛利润高，施工成本低，经济效益高；(4)本专利技术更适合于喷涂的涂层，与批涂比较，极大程度地提高了施工效率，解决了水性无机粉状内墙涂料的施工瓶颈；(5)制备和使用方法简捷可靠，应用范围广。附图说明图1(a)为AuNRs(a)的电子透射电镜(TEM)照片；图1(b)为Au@Ag↓NRs(b)的电子透射电镜(TEM)照片。具体实施方式金纳米棒(goldnanorods，AuNRs)具有比金纳米粒子(AuNPs)更为奇异的光学和电学性质，且其合成方法简单，产率高达97％以上，溶液的颜色变化对尺寸大小及其所处介质的改变比球形AuNPs更加灵敏。人们利用AuNRs研究开发了一系列高灵敏度的比色传感器，已成功地运用于离子、Cu2+、Cr6+、Fe3+、NO2-，S2O32-、H2O2、半胱氨酸和糖、DNA、病原体、细胞、维生素、多巴胺、肿瘤标记物和蛋白质等的检测。本专利技术的涂层功能化表面修饰剂组合物，包括金纳米棒(AuNRs)、AgNO3和NaOH-甘氨酸缓冲溶液的混合溶液，采用AuNRs、AgNO3和NaOH-甘氨酸缓冲溶液的混合溶液等组成作为甲醛消除剂或吸收剂。所述的金纳米棒(AuNRs)、AgNO3和NaOH-甘氨酸缓冲溶液的混合溶液为该组合物的有效组分。本专利技术的涂层功能化表面修饰剂组合物各组分的体积百分比为：所述的金纳米棒(AuNRs)溶液的浓度为4.0×10-4mol/L-6.0×10-4mol/L，所述的AgNO3溶液的浓度为0.5×10-3mol/L-1.5×10-3mol/L，所述的NaOH-甘氨酸缓冲溶液的pH值为8.6-10.6。优选所述的金纳米棒(AuNRs)溶液的浓度为5.0×10-4mol/L，所述的AgNO3溶液的浓度为1.0×10-3mol/L，所述的NaOH-甘氨酸缓冲溶液的pH值为9.40。所述的组合物组分的体积百分比为：本专利技术的涂层功能化表面修饰剂的组合物中AuNRs的消除甲醛污染的机理为：Ag+被HCHO(甲醛)还原为Ag0，HCHO被Ag+氧化为HCOOH(机理1，(1)式)，HCOOH被分解为CO2和H2O(机理1，(2)式)，从而去除室内空气中HCHO的污染，生成的Ag0从而包裹在AuNRs表面形成Au@Ag↓NRs(机理1，(3)式)：HCHO+Ag+→Ag0+HCOOH(1)HCOOH→CO2+H2O(2)AuNRs+Ag0→Au@Ag↓NRs(3)机理1Au@Ag↓NRs的形成反应结果加速了Ag+与HCHO氧化还原反应的进行，在全过程中AuNRs对Ag+氧化HCHO反应显示了强的催化作用(机理2)。机理2AuNRs催化Ag+氧化HCHO的反应比较附图1(a)与附图1(b)的电子透射电镜(TEM)照片，可观察到AuNRs的表面有一层明亮部分，这是因为Ag+被HCHO还原为Ag0(机理1，(1)式)，后者沉积在AuNRs的表面(机理1，(3)式)，从而形成Au@Ag↓NRs。质谱分析表明，109Ag/197Au的比率在pH＝9.4时为0.092。这些事实确证HCHO在AuNRs-Ag+体系中确有Au@Ag↓NRs产物生成。本专利技术的涂层功能化表面修饰剂的组合物中甘氨酸的消除甲醛污染的机理为：NH2CH2COOH(甘氨酸)与NaOH作用在涂层表面立即形成一层NH2CH2COONa水膜(机理3)，其与涂料表面吸附的HCHO分子瞬间结合生成N，N二羟甲基甘氨酸钠，从而去除室内空气中HCHO的污染(机理4)。NH2CH2COOH+NaOH→NH2CH2COONa+OH-机理3NH2CH2COONa水膜的形成机理4NH2CH2COONa与HCHO的反应本专利技术以AuNRs、AgNO3和NaOH-甘氨酸缓冲溶液的混合溶液作为涂层功能化表面修饰剂的组合物，可用于建筑材料表面进行功能化修饰，如“一种内墙涂料组合物”专利技术专利(ZL20051012995本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂层功能化表面修饰剂的组合物，其特征在于，该组合物为包括金纳米棒（AuNRs）、AgNO3和NaOH?甘氨酸缓冲溶液的混合溶液。

【技术特征摘要】
1.一种涂层功能化表面修饰剂的组合物，其特征在于，该组合物为包括金纳米棒(AuNRs)、AgNO3和NaOH-甘氨酸缓冲溶液的混合溶液。2.根据权利要求1所述的涂层功能化表面修饰剂的组合物，其特征在于，所述的金纳米棒(AuNRs)、AgNO3和NaOH-甘氨酸缓冲溶液的混合溶液为该组合物的有效组分。3.根据权利要求1所述的涂层功能化表面修饰剂的组合物，其特征在于，该组合物各组分的体积百分比为：所述的金纳米棒(AuNRs)溶液的浓度为4.0×10-4mol/L-6.0×10-4mol/L，所述的AgNO3溶液的浓度为0.5×10-3mol/L-1.5×10-3mol/L，所述的NaOH-甘氨酸缓冲溶液的pH值为8.6-10.6。4.根据权利要求3所述的涂层功能化表面修饰剂的组合物，其特征在于，所述的金纳米棒(AuNRs)溶液的浓度为5.0×10-4mol/L，所述的AgNO3溶液的浓度为1.0×10-3mol/L，所述的NaOH-甘氨酸缓冲溶液的pH值为9.40。5.根据权利要求1-4任一所述的涂层功能化表面修饰剂的组合物，其特征在于，所述的组合物组分的体积百分比为：6.一种如权利要求1-5任一所述的涂层功能化表面修饰剂的组合物的制备，其特征在于，该制备包括以下步骤：(1)金纳米棒(AuNRs)溶液的制备i.金种子液的合成：取氯金酸溶液，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)于锥形瓶中混匀，加入硼氢化钠(NaBH4)溶液混匀，制得金种子液，室温下放置2h，备用；ii.金纳米棒(AuNRs)溶液的合成：取氯金酸溶液，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和硝酸银(AgNO3)溶液于锥形瓶中，混匀后再加入L-抗坏血酸(Vc)溶液，搅拌，继后加入步骤(1)i制得的金种子液，搅拌，室温下静置24h，得到金纳米棒(AuNRs)溶液，备用；(2)AgNO3溶液的制备取AgNO3溶解于蒸馏水中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳铭，叶飞，朱文明，
申请(专利权)人：福建皓尔宝新材料科技有限公司，刘佳铭，
类型：发明
国别省市：