一种降解甲醛的玻璃纤维无纺布固载型光催化材料的制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种降解甲醛的玻璃纤维无纺布固载型光催化剂，所述光催化剂负载在玻璃纤维无纺布载体上，并经烘干、煅烧，得到可高效降解甲醛的玻璃纤维无纺布固载型光催化剂。本发明专利技术公开了玻璃纤维无纺布固载型光催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：一、形貌规则的TiO2光催化剂球形粉末的制备；二、TiO2光催化剂粉末的固载。本发明专利技术还公开了玻璃纤维无纺布固载型光催化剂的应用，其特征在于，包括以下步骤：将待降解甲醛气体置于密闭反应器中，加入玻璃纤维无纺布固载型光催化剂，打开紫外灯照射，完成甲醛降解并回收光催化剂。本发明专利技术所述玻璃纤维无纺布固载型光催化剂负载量可控、不易脱落，且光催化效率高、稳定性好；本发明专利技术所提供的制备方法简单、应用简便，催化剂循环使用方便，成本低廉，可在空气净化和有机废水处理中推广应用。

Preparation and application of a glass fiber non-woven fabric immobilized photocatalytic material for degrading formaldehyde

The invention discloses a glass fiber nonwoven fabric immobilized photocatalyst for degradation of formaldehyde. The photocatalyst is loaded on the glass fiber non-woven fabric carrier and dried and calcined to obtain a glass fiber non woven fabric immobilized photocatalyst which can efficiently degrade formaldehyde. The invention discloses a preparation method of glass fiber non woven fabric solid supported photocatalyst, which is characterized in the following steps: the preparation of a spherical powder of TiO2 photocatalyst with regular morphology and the immobilization of two and TiO2 photocatalyst powder. The invention also discloses the application of glass fiber nonwoven fabric immobilized photocatalyst, which includes the following steps: placing the formaldehyde gas in a closed reactor, adding a glass fiber non woven fabric immobilized photocatalyst, opening the ultraviolet light, and completing the formaldehyde degradation and recovering the photocatalyst. This invention has the advantages of controllable loading capacity, high photocatalytic efficiency and good stability. The preparation method provided by the invention is simple, easy to use, convenient to use, low cost, and can be applied in air purification and wastewater treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种降解甲醛的玻璃纤维无纺布固载型光催化材料的制备方法与应用
本专利技术涉及空气中甲醛的治理，具体涉及一种降解甲醛的玻璃纤维无纺布固载型光催化剂材料的制备方法与应用，属于光催化环保纳米材料

技术介绍
当前我国面临着日益严重的环境污染问题，其中大气污染问题是危害人体健康的一个重要因素。室内空气中挥发性甲醛引起的污染问题对人体健康的影响尤为突出，因此，开展室内甲醛的治理对当前环境保护和维护人体健康具有重要的意义。在当前已开发的众多甲醛治理技术中，光催化降解技术受到广泛的关注。光催化降解技术是指在一定波长的光线照射下，光催化剂纳米粒子受激发生成电子-空穴对，空穴可分解催化剂表面吸附的水，产生氢氧自由基活性物质，电子使周围的氧还原成活性离子氧活性物质，这些活性物质具有极强的氧化-还原能力，可以有效的去除催化剂表面的各种污染物。据报道，光催化降解技术可以彻底的降解有机污染物为无害的CO2和H2O，是近几年新近发展的一种极具发展潜力的净化手段。它具有降解能力强、降解彻底、反应条件温和、能耗低、光催化剂材料易得、不产生二次污染等优点。光催化降解技术亦被用于室内空气中的甲醛污染治理，通过电子自旋共振和自旋俘获-电子自旋共振方法进一步证实了光催化降解原理。研究发现，在气相条件下，吸附在催化剂表面的氧和微量水分分别被光生电子-空穴还原或氧化为·O2-和·OH，成为深度氧化甲醛的高活性氧化剂，可以将甲醛彻底氧化为无毒的CO2和H2O无机物，被广泛用于室内空气中的甲醛去除，也是目前世界上各国研究的热点和发展方向。然而，目前市场上的光催化降解空气中的甲醛效率还比较低，应用最广泛的光催化剂材料TiO2只对紫外光响应并且光生电子-空穴容易复合而导致太阳光照射下甲醛的降解效率尤为低下，远未达到实际应用的要求。据发表稀有金属期刊上的论文(稀有金属，2005，29，34-38)报道在紫外光源的照射115小时后，室内甲醛仅降解了64％。研究发现纳米TiO2催化剂的比表面积、形貌规整度对光催化降解活性有着重要的影响。如球形纳米颗粒具有比表面积大、形貌规整，往往具有高的光催化活性。此外，将催化剂负载于适当的载体后，可获得较大的比表面积，提高光催化降解活性，如专利CN104117348A公开了一种剩余污泥负载光催化剂的制备及甲醛治理。然而，目前广为使用的光催化剂材料常为粉体，使用操作繁琐且不易回收再生。具有大比表面积的物质常被用来作为光催化剂的载体以提高回收再生性，如专利201310388111X公开了一种以发泡镍为载体的P25复合三氧化钨光催化剂的制备。玻璃纤维无纺布具有比表面积大、孔隙率高、催化剂负载牢固、价格便宜、便于加工使用以及回收再生方便的优点，可以用作固载光催化剂的载体。本专利技术将开展形貌规整的球形TiO2光催化剂的制备并将其固载于玻璃纤维无纺布上，经烘干获得玻璃纤维无纺布固载型光催化剂，用于密闭空间中挥发性甲醛气体的光催化降解。本专利技术不仅简化了制备工艺，减少了操作的繁琐性，还提高了甲醛的光催化降解效率，具有巨大的应用潜能。
技术实现思路
本专利技术针对传统甲醛光催化剂在光催化效率低及回收困难的问题，提供了一种降解空气中甲醛的玻璃纤维无纺布固载型光催化剂材料制备方法及应用。该方法能制备出形貌规整的球形纳米TiO2，并快捷的固载于玻璃纤维无纺布上，该制备方法简单、快捷并便于操作，制备得到的光催化剂具有较好的光催化效率，可有效的光催化降解空气中的甲醛，光催化活性较以商业P25为原料的玻璃纤维无纺布固载型催化剂有明显提高，并具有良好的回收再生性。本专利技术的技术方案如下：1.形貌规整的TiO2光催化剂材料球形粉末的制备及固载1)配置溶液A：用洗净干燥的玻璃容器量取2～10ml钛酸四丁酯在室温下滴加入正在搅拌的25ml乙二醇中；2)将上述混合液体通氮气5～10min，去除溶解的氧气，用保鲜膜封闭并搅拌20～30h；3)配置溶液B：将1～5ml去离子水和80～120ml的丙酮混合；4)将溶液A注入溶液B，同时用磁力搅拌机搅拌10分钟，然后静置成化10～12h；5)离心得到白色沉淀，用乙醇和丙酮清洗，100℃真空干燥10～12h后，在马弗炉中400～500℃烧制1～3h，研磨得到所需光催化剂粉体；5)称取0.05～1.0g光催化剂粉体，分散于200ml水中；6)裁取30～100em2的玻璃纤维无纺布，悬浮于溶液中间，搅拌18～30h；7)将固载形貌规整的球形TiO2粉体后的玻璃纤维无纺布放于烘箱中，于90～120。C干燥，获得所需玻璃纤维无纺布固载型光催化剂。2.空气中甲醛的光催化降解应用1)采用15W短弧氙灯作为光催化降解光源。2)将玻璃纤维无纺布固载型催化剂放入密闭器皿当中；3)将一定量的甲醛注入到2)的密闭器皿中，并控制器皿内甲醛气体浓度为60～300ppm；3)打开氙灯光源，并用甲醛在线检测仪每3～8min记录密闭器皿中甲醛的浓度数值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术制备的TiO2催化剂为形貌规整的球形纳米颗粒；玻璃纤维无纺布为光催化剂提供载体，且形貌规整的球形TiO2纳米颗粒附着牢固、不易脱落、负载量可控。本专利技术所述玻璃纤维无纺布固载型催化剂制备方法简单、经济便捷，使用方便并易于回收再生利用，对空气中的甲醛具有优良的可见光催化降解性能，相对于以商业P25为原料的玻璃纤维无纺布固载型催化剂具有更高的甲醛降解活性，具有广阔的应用前景和市场价值。附图说明图1为制备得到的TiO2粉末的粒度分析图；图2为制备得到的TiO2粉末的X射线衍射图；图3为制备得到的TiO2粉末的扫描电镜图；图4为实施例2制备得到的玻璃纤维无纺布固载型光催化剂材料的光催化降解甲醛浓度时间曲线；图5为实施例3制备得到的玻璃纤维无纺布固载型光催化剂材料的光催化降解甲醛浓度时间曲线；图6为实施例4制备得到的玻璃纤维无纺布固载型光催化剂材料的光催化降解甲醛浓度时间曲线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降解甲醛的玻璃纤维无纺布固载型光催化剂的制备及应用，其特征在于：制备光催化剂并将其固载于玻璃纤维无纺布上，经烘干、煅烧后得到可高效降解空气中甲醛的玻璃纤维无纺布固载型光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种降解甲醛的玻璃纤维无纺布固载型光催化剂的制备及应用，其特征在于：制备光催化剂并将其固载于玻璃纤维无纺布上，经烘干、煅烧后得到可高效降解空气中甲醛的玻璃纤维无纺布固载型光催化剂。2.根据权利要求1所述玻璃纤维无纺布固载型催化剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：1)配置溶液A：将2～10ml钛酸四丁酯在室温下滴加入正在搅拌的25ml乙二醇中，通入氮气5～10min，并用保鲜膜密封；2)配置溶液B：将1～5ml去离子水和80～120ml的丙酮混合；3)将溶液A注入溶液B，搅拌15min以混合均匀，然后静置成化10～12h；4)离心得到白色沉淀，用乙醇和丙酮清洗后，100℃真空干燥10～12h后，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦若丹，陈智，周丹彤，杨倩，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33