气味脱除和控制用金属离子改性高表面积材料制造技术

本发明专利技术涉及高表面积材料，例如，纳米颗粒，其涂以金属离子。此种改性纳米颗粒具有能结合各种气体和／或有气味化合物的活性部位，借此从介质如空气或水中除掉这些化合物。金属离子被吸附到纳米颗粒的表面并牢固地结合在该表面上。通过金属离子的选择，可靶向特定气态化合物和／或有气味化合物并将它们有效地除掉，并且既可从水相中也可从空气中有效除掉。该改性纳米颗粒可用于许多工业和消费用制品中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于中和或脱除气体和/或有气味化合物的改性高表面积材料。高表面积材料，如纳米颗粒，被涂以可结合气体分子和/或有气味化合物的金属离子。该改性的高表面积材料可加入到各种不同工业和消费产品中，包括吸收制品、空气和水的过滤器、家用清洁剂、织物和纸巾。
技术介绍
为配制有效脱除气味体系曾进行过许多尝试且目前已有各种消费产品供应，用于对付有气味化合物。某些产品设计成通过放出较强、占据主导地位的气味来掩盖臭味，例子包括香味空气清新喷雾剂和蜡烛。另一种对付有气味化合物，包括氨、甲硫醇、三甲胺以及其他各种硫化物和胺，的办法，是通过能吸收这些化合物的脱臭剂将这些化合物从介质中除掉。活性炭和碳酸氢钠是两种能吸收气味的常用化合物。然而，活性炭的脱除气味能力通常比较低，尤其是对氨味以及当存在湿气时，而且活性炭的黑颜色缺乏用于吸收制品如尿布，所要求的美学上令人愉快的特性。碳酸氢钠，以及其他白色气味吸收剂如硅胶和沸石，通常吸收能力低于活性炭，因此效力差。二氧化钛颗粒，例如美国专利5,480,636，授予Maruo等人，所公开的，也可用于脱除少数气味，例如，氨。美国专利5,480,636建议加入锌氧和硅氧化合物到二氧化钛中以拓宽二氧化钛的脱除气味能力。然而，这一做法仍然受到二氧化钛需要光才能将有气味化合物转变为无气味化合物这一二氧化钛的光催化剂本性的限制。再者，如美国专利5,480,636所公开的二氧化钛化合物不能用于水溶液中。除了气味难闻的化合物之外，还需要能脱除那些虽然不一定有气味但却会引起负面效应的气体的产品。此种气态化合物的一个例子是乙烯。乙烯，一种天然荷尔蒙，由水果作为一种催熟剂放出。通过除掉乙烯气，可延缓和控制水果的成熟从而允许长期贮存和运输。目前需要一种干态和在溶液中都有效的气体和/或气味-脱除/中和化合物。目前需要一种各种工业和消费产品都可使用的有效脱除气味/中和化合物。目前需要一种能轻易地施加到各种表面和材料上的气体和/或气味脱除/中和化合物。专利技术概述本专利技术涉及涂以金属离子的高表面积材料。此种改性高表面积材料具有能结合至少一种气态化合物和/或有气味化合物的活性部位，借此从介质如空气或水中除掉这些化合物。纳米颗粒是一类能在本专利技术中用来除掉至少一种气态化合物和有气味化合物的高表面积材料。至少一种类型金属离子被吸附到纳米颗粒的表面并牢固地结合在表面上。通过金属离子的选择，可靶向某些气态化合物和/或有气味化合物并将它们有效地除掉，并且既可从水相中也可从空气中有效除掉。本专利技术采用高表面积纳米颗粒作为模板来吸附以至少一种气态化合物和有气味化合物为目标的特定官能团(金属离子)，并与所述化合物形成络合物和从介质中除掉所述化合物。例如，二氧化硅纳米颗粒用铜离子改性(或替代地，银离子)以后，已证明能有效脱除基于胺和硫的有气味化合物类。本专利技术的目的是创造一种有效的气态化合物脱除体系。本专利技术可用于各种工业和消费产品。本专利技术另一个目的是创造一种用于抑制植物体成熟的气态化合物脱除体系。本专利技术另一个目的是创造一种既可用于水相也可用于空气中的有效脱除气味化合物。本专利技术另一个目的是创造一种能有效地用于各种工业和消费产品中的有效脱除气味化合物。本专利技术可与各种脱除气味产品组合使用。本专利技术改性高表面积材料可在诸如尿布和女性用品之类吸收制品中用于脱除气味。本专利技术的改性高表面积材料可用于过滤装置和涂布到墙壁、壁纸和玻璃上用以脱除气味。本专利技术改性高表面积材料可用于口腔护理产品如漱口剂和口香糖，以便去除口腔中引起不愉快气味的化合物。上述以及其他特征和优点在结合附图研读了下文目前优选的实施方案的详述之后将进一步变得更加清楚。附图简述附图说明图1是本专利技术一种实施方案的改性纳米颗粒的图示。图2A是高效液相色谱法色谱图。图2B是高效液相色谱法色谱图。图3A是高效液相色谱法色谱图。图2B是高效液相色谱法色谱图。目前优选实施方案详述本专利技术涉及高表面积材料，例如纳米颗粒，其用至少一种金属离子改性。本专利技术的改性高表面积材料可用于去除气态化合物和/或有气味化合物。“气态化合物”或“气体”包括任何能以气体或蒸汽形式存在的分子或化合物。“有气味化合物”或“气味”是指任何可被嗅觉系统察觉的分子或化合物。有气味化合物可作为气态化合物存在，也可存在于其他介质如液体中。本专利技术高表面积材料具有至少一种存在于高表面积材料表面的金属离子，该金属离子造成一种能结合至少一种气态化合物和/或有气味化合物的活性部位，借此从周围环境除掉该化合物。高表面积材料也可通过直接将某些气态化合物和/或有气味化合物吸附到高表面积材料的表面区域上，将它们从周围环境吸收。本专利技术气体和/或气味脱除颗粒是改性高表面积材料。可用于本专利技术的高表面积材料，由于单个高表面积材料的颗粒尺寸小，而具有大表面积。可用于本专利技术的高表面积材料具有至少约200m2/g的适宜表面积，更适宜500m2/g，更适宜800m2/g。纳米颗粒是可用于本专利技术的高表面积材料的例子。“纳米颗粒”指的是颗粒直径小于约500nm的高表面积材料。虽然下面将具体地以纳米颗粒为例来描述本专利技术，但要知道，本专利技术就各种不同的高表面积材料来说均是有效的。图1显示本专利技术的一种实施方案的改性纳米颗粒10，可用作气体和/或气味脱除颗粒。改性纳米颗粒10包括纳米颗粒15和金属离子20。然而图1显示，大量金属离子20改性的纳米颗粒10可具有各种不同数量的金属离子20，并将具有至少一个金属离子20。改性纳米颗粒10可用于去除各种气态化合物和/或有气味化合物。能除掉的具体化合物一般取决于所用具体金属离子20和纳米颗粒15的类型。可用于本专利技术的纳米颗粒包括但不限于，二氧化硅、氧化铝、氧化镁、二氧化钛、氧化铁、金、氧化锌、氧化铜，有机纳米颗粒如聚苯乙烯，以及它们的组合。纳米颗粒一般不是离子的但却具有某一总ζ-电位。“ζ-电位”指的是存在于所有固体与液体界面两侧的电位或电动势。具有正或负ζ-电位的纳米颗粒都是已知的。在纳米颗粒表面自然发生的化学反应导致该纳米颗粒的ζ-电位的形成。例如，二氧化硅纳米颗粒是二氧化硅分子的四面体络合物。在二氧化硅颗粒的表面，二氧化硅分子可发生化学反应生成硅烷醇基(SiOH)，该硅烷醇基团与其他硅烷醇基团起反应生成硅氧烷键(Si-O-Si键)。硅烷醇基团的脱水反应生成硅烷醇键，而该逆反应产生负ζ-电位，并让带正电的金属离子吸附到二氧化硅上。本专利技术使用的纳米颗粒通常将具有第一ζ-电位和，由于加入带相反电荷的金属离子导致金属离子吸附到纳米颗粒上以后的第二ζ-电位。纳米颗粒ζ-电位的变化与吸附到纳米颗粒上的金属离子数量有关。此种关系提供一种确定被吸附金属离子数量的测定法和控制吸附量的方法。例如，向二氧化硅纳米颗粒溶液中滴加氯化铜稀溶液，直至二氧化硅悬浮体的ζ-电位从-25mV改变到较高ζ-电位，例如，介于约-5mV～-15mV，据发现，将提供足以脱除特定有气味化合物的吸附到纳米颗粒上的金属离子的浓度。在本专利技术的一种实施方案中，纳米颗粒的第一与第二ζ-电位之差至少为约1.0mV，适宜地至少约5.0mV。本专利技术纳米颗粒用能以离子键与诸如气体和有气味化合物等化合物结合的金属离子进行改性。“金属离子”是指在周期表上称作IB～VIIIB的过渡金属元素的盐离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，包含：高表面积材料；和至少一种吸附在高表面积材料上的金属离子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JG麦克唐纳，
申请(专利权)人：金伯利克拉克环球有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]