一种用于室内甲醛净化的壁纸复合材料制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于室内甲醛净化的壁纸复合材料制备方法，将TiO

【技术实现步骤摘要】
一种用于室内甲醛净化的壁纸复合材料制备方法
本专利技术属于室内空气净化领域，具体涉及一种用于室内甲醛净化的壁纸复合材料制备方法。
技术介绍
甲醛(HCHO)，又称蚁醛，是一种无色气体，有着强烈的刺激性味道，易挥发，具有很高的毒性，是公认的变态反应源，已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸性物质。因此室内甲醛的去除变得尤为重要。室内甲醛来源于多个方面，最主要来源于人造板，在室内地毯、合成织品、各种粘合剂涂料等也具有一定的甲醛释放。此外甲醛的另一个来源是室内厨房燃料的不完全燃烧，烟草的烟雾中也含有高浓度的甲醛。甲醛含量的超标会对身体产生严重的危害，其主要包括两大方面：一是对人体呼吸道系统的危害，主要表现在人体中枢神经系统出现剧烈的刺激感受，当空气中甲醛水平在0.07mg/m3以上时，会导致儿童出现轻微的呼吸道炎症，对呼吸道系统有着严重危害；二是甲醛作为存在于空气当中的一种致敏源，人体皮肤直接接触甲醛后，会出现过敏性的色斑、皮炎等症状，更严重人员会出现坏死病症，并诱发哮喘、过敏性鼻炎等，同时还会减弱人体的免疫系统甚至危及生命健康。综上所述，室内除甲醛成为了焦点问题。目前除甲醛的方法包括植物吸附法、物理吸附法、催化氧化法、光催化法等四种主要方法。其中，光催化法是最行之有效的方法，但光催化法需要重点解决光催化效率和光催化剂的固载效果等两大问题。例如以TiO2为光催化剂，需要解决其薄膜化和固载化问题。即将TiO2涂敷在多种物质如耐热基材陶瓷、玻璃等表面和非耐热基材塑料等载体的表面。但TiO2薄膜化存在以下缺陷：制备工艺复杂、薄膜厚度不易控制且容易脱落龟裂、催化效率不高。其固载化由于TiO2粒子往往聚集在一起，导致吸附能力差，活性中心利用率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于室内甲醛净化的壁纸复合材料制备方法，以克服目前除甲醛光催化效率低下和催化剂固载效果差的问题，本专利技术能够提高光催化效率和甲醛转化率，同时还将甲醛以二氧化碳和水形式释放出去，对于室内空气的净化和打造宜居环境具有积极意义。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种用于室内甲醛净化的壁纸复合材料制备方法，包括以下步骤：步骤一：片状MXene/S-GQDs/TiO2的制备先将S-GQDs和TiO2经过超声处理，再进行水热反应后，经过干燥、研磨得到S-GQDs/TiO2复合材料，将S-GQDs/TiO2复合材料加入HCl溶液进行质子化，然后加入MXene进行搅拌，通过静电自组装得到片状MXene/S-GQDs/TiO2；步骤二：壁纸复合材料的制备以壁纸原纸为纸基载体，取片状MXene/S-GQDs/TiO2分散于乙醇溶液中，采用涂布法将MXene/S-GQDs/TiO2均匀施胶于壁纸原纸表面后进行干燥，得到壁纸复合材料。进一步地，步骤一中所述的MXene的制备方法具体为：将5～10gLiF加入到100mL质量分数30％的HCl溶液中做刻蚀剂，每100mLHCl溶液中加入5～10gLiF，在30～60℃下刻蚀前驱体Ti3AlC2中的Al原子，后经20～32h离心去除杂质，再经过超声剥离得到层状Ti2CTx的稳定胶态悬浮液，将悬浮液进行抽滤得到MXene。进一步地，步骤一中所述的S-GQDs的制备方法具体为：以粒径50～100目的废轮胎颗粒为原料，在功率为800W～1200W、温度为400℃～800℃的条件下，进行微波辅助解聚获得液体产物热解油，将得到的热解油放入分子量8000～10000的透析袋中进行透析，每4h换一次水，透析20～32h，透析完成后，将溶液转移到聚四氟乙烯反应器中，在150℃～230℃的温度下水热反应10～14h，然后冷却过滤得到S-GQDs。进一步地，步骤一中所述的TiO2的制备方法具体为：以钛酸四丁酯为前驱体，质量分数30％～50％HF溶液做封端剂，在150℃～230℃利用水热法反应20～32h，经过冷却、洗涤、烘干制备得到TiO2。进一步地，步骤一中超声处理条件为23000Hz～25000Hz、1～3h。进一步地，步骤一中水热反应温度为150～230℃，时间为7～9h。进一步地，步骤一中HCl溶液的质量分数为3％～5％。进一步地，步骤二中乙醇溶液的质量分数为30％～60％，且每1000mL乙醇溶液中加入100～200g的片状MXene/S-GQDs/TiO2。进一步地，步骤二中施胶量为10～50g/m2。进一步地，步骤二中干燥条件为：干纸蒸汽用量为0.09～0.12t蒸汽/t纸、蒸汽温度130～150℃。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术提出的用于室内甲醛净化的壁纸复合材料制备的方法，实现了室内光协同催化甲醛的高效转化，具体优点如下：(1)本专利技术通过引入MXene和S-GQDs助催化剂，主要实现两方面的功能，一方面是有效解决了TiO2作为光催化剂存在着可见光利用率低、光生电子空穴复合几率大的问题，促进光生电子空穴的分离并有效抑制光生电子空穴的复合效率，提高可见光利用率；另一方面是，MXene/S-GQDs作为助催化剂可提高材料的比表面积，为催化反应提供更多的活性位点，大大提高了室内甲醛的转化效率。(2)本专利技术中将TiO2、S-GQDs和MXene相互结合组成“三明治”结构，可以实现光激发下电子的层层传递，提高光催化效率。S-GQDs作为“三明治”结构的芯层，同时能起到胶黏剂作用，提高片状MXene/S-GQDs/TiO2结构的稳定性和强度。(3)本专利技术所制备的壁纸复合材料通过将纳米多层结构的片状MXene/S-GQDs/TiO2涂布于壁纸表面，利用壁纸大的比表面积来协同提高MXene/S-GQDs/TiO2的光催化接触面积和效率，对于室内甲醛的净化具有显著效果。(4)本专利技术制备的MXene作为助催化剂与S-GQDs/TiO2复合材料通过将S-GQDs/TiO2复合材料加入HCl进行质子化使S-GQDs带正电，后与带负电的MXene经过搅拌进行静电自组装得到片状MXene/S-GQDs/TiO2，具有制备效率高、对甲醛的吸附能力强、活性中心利用率高等优点。(5)本专利技术所制备的S-GQDs以废轮胎作为原料，通过微波辅助解聚得到的液体产物获得，具有廉价、环保且产率高的优点，首次创新利用废轮胎解聚过程产生的大量多环芳烃类物质(PAHs)作为前驱体，通过简单的水热法获得GQDs，同时由于废轮胎中含有硫(硫化橡胶)，水热过程一步法可获得硫掺杂的石墨烯量子点(S-GQDs)。具体实施方式下面对本专利技术做进一步描述。一种用于室内甲醛净化的壁纸复合材料制备方法，包括以下步骤：(1)片状MXene/S-GQDs/TiO2的制备；(2)壁纸复合材料的制备；步骤(1)中所述的MXene制备方法是将5～10gLiF加入到100mL质量分数30％HCl溶液做刻蚀剂，在30～60℃下刻蚀前驱体Ti3AlC2中的Al原子，后经2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于室内甲醛净化的壁纸复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：片状MXene/S-GQDs/TiO

【技术特征摘要】
1.一种用于室内甲醛净化的壁纸复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：片状MXene/S-GQDs/TiO2的制备
先将S-GQDs和TiO2经过超声处理，再进行水热反应后，经过干燥、研磨得到S-GQDs/TiO2复合材料，将S-GQDs/TiO2复合材料加入HCl溶液进行质子化，然后加入MXene进行搅拌，通过静电自组装得到片状MXene/S-GQDs/TiO2；
步骤二：壁纸复合材料的制备
以壁纸原纸为纸基载体，取片状MXene/S-GQDs/TiO2分散于乙醇溶液中，采用涂布法将MXene/S-GQDs/TiO2均匀施胶于壁纸原纸表面后进行干燥，得到壁纸复合材料。


2.根据权利要求1所述的一种用于室内甲醛净化的壁纸复合材料制备方法，其特征在于，步骤一中所述的MXene的制备方法具体为：将5～10gLiF加入到100mL质量分数30％的HCl溶液中做刻蚀剂，每100mLHCl溶液中加入5～10gLiF，在30～60℃下刻蚀前驱体Ti3AlC2中的Al原子，后经20～32h离心去除杂质，再经过超声剥离得到层状Ti2CTx的稳定胶态悬浮液，将悬浮液进行抽滤得到MXene。


3.根据权利要求1所述的一种用于室内甲醛净化的壁纸复合材料制备方法，其特征在于，步骤一中所述的S-GQDs的制备方法具体为：以粒径50～100目的废轮胎颗粒为原料，在功率为800W～1200W、温度为400℃～800℃的条件下，进行微波辅助解聚获得液体产物热解油，将得到的热解油放入分子量8000～10000的透析袋中进行透析，每4h换一次水，透析20～32h，透析完成后，将溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文亮，赵兴金，王旭彪，马玉军，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61