本发明专利技术公开了一种掺杂ZnO的TiO2碳纳米管空气净化剂材料的制备方法，属于空气净化领域。其包括如下步骤：(1)将碳纳米管加入浓硝酸中，加热回流，抽滤，水洗，加入到无水乙醇中，分散形成均匀的悬浮液；(2)向钛醇盐、无机锌盐中加入乙酰丙酮或二乙醇胺，再加入无水乙醇配成溶液，向所得溶液中加入致孔剂，超声分散，得到溶胶；(3)将步骤(1)中得到的悬浮液滴加到步骤(2)的溶胶中，然后搅拌得到溶胶，干燥，得到干凝胶，并研磨得到粉末；(4)将步骤(3)的粉末在马弗炉中煅烧，得到空气净化剂材料。本发明专利技术具有优异的光催化性能，能有效地分解空气中的各种污染物，在室内空气净化、工业污水处理等方面具有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种空气净化剂材料，特别地涉及一种掺杂ZnO的TiO2碳纳米管空气净化剂材料、制备方法及其用途，属于空气净化领域。
技术介绍
随着工业化的进程和日益增多工业品、化工原料的使用，以及各种工业污染气体、机动车辆尾气的大量排放等因素，导致大气环境污染的日益严重和恶化，以及室内空气质量的严重恶化。对我国而言，在室外环境空气质量持续恶化的同时，尤其在居民室内，挥发性有机化合物(VOCs)的含量远高于室外，尤其是其中甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨等的浓度远高于国际标准，这对居民的身心健康造成了严重威胁，也是诱发多种恶性肿瘤疾病的重要因素之一 OVOCs的去除方法主要有活性炭吸附法、草木植物净化法、静电除尘、光催化等方法，尤其是自上个世纪70年代，科学家发现半导体氧化物TiO2能降解废水中的氰化物以来，人们对TiO2的研究日益深入。种种研究表明，TiO2尤其是纳米TiO2对多种污染物具有很强的光催化降解能力。迄今为止，已发现多达几百余种以上的有害气体、农药、染料、表面活性剂、臭味物质等均可用光催化技术有效处理，如消毒、脱色、除臭等。而作为研究最为广泛和深入的TiO2光催化剂，其可降解大量的有机物，如苯、甲苯、二甲苯、萘、卤代芳烃、甲醛、NOx、氨、硫化氢、四氯乙烯、一氧化碳等。TiO2的光催化机理在于N型半导体能带理论基础上，当光照时，其价带上的一个电子(e_)就会被激发，当越过禁带进入导带时，则在价带上产生相应的空穴OO。而该光生空穴有很强的氧化能力(其标准氢电极电位在1.0- 3.5 V)，从而在TiO2表面上形成了氧化还原体系，该氧化还原体系几乎能够氧化所有的污染有机物，将它们完全氧化成CO2和H2O,而不会产生二次污染。但TiO2也存在一些缺点，如1、与吸附型的物理材料相比，其吸附性能较差，难以将室内的有机污染物吸附到其表面进行富集，从而影响了其光催化效率和性能。2、纳米TiO2颗粒尺寸小、表面积大、表面能高，处于能量的不稳定状态，同时纳米颗粒之间的表面氢键、化学键的作用也容易导致粒子相互吸附而团聚，如何克服因粒径微细化而导致的颗粒团聚现象无疑是TiO2性能持续、稳定发挥的关键所在。3、作为一种无机填料，纳米TiO2只有与其它组分配伍良好时，其性能充分发挥，但TiO2本身为极性物质，在有机介质中不易分散，极大限制了纳米TiO2在很多方面的应用。为了克服这些缺陷，人们将其制备成复合型催化剂。CN101851343B公开了 TiO2/碳纳米管/壳聚糖复合薄膜光催化剂。先制得碳纳米管/ TiO2分散体，然后将其加入到壳聚糖的乙酸溶液中，从而得到该复合催化剂。CN101081307B公开了一种负载环糊精的光催化剂复合体系。是将环糊精溶液涂覆或浸溃在光催化剂表面，从而形成一层含有环糊精或者其衍生物的薄层，提供了低浓度污染物的吸附催化净化效果。徐敏等(徐敏、何满朝、武成杰、王岩、岗延琴，“新型空气净化材料Ti02/ACF的制备与评价”，环境与可持续发展，2007年第I期)公开了以活性炭纤维为载体负载TiO2,从而制备了负载型Ti02/ACF复合催化剂。单兴刚等(单兴刚、张国栋，“1102光催化空气净化研究”，化学工程与装备，2010年第3期)公开了一种TiO2光催化剂，是将活性炭或玻璃珠浸溃于(NH4)2TiF6和LH3BO3的溶液中，并可向其中加入AgNO3制得掺杂Ag的光催化剂。上述公开的这些现有技术虽存在一定的优点，但仍存在降解效率低、稳定性差等缺点，因此虽进行了大量的努力，但对于获得具有更降解效率的纳米TiO2空气净化剂仍存在需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高光催化净化和去除空气污染物的新型复合催化剂，以及其制备方法和用途。所述空气净化剂材料具有优异的光催化性能，能有效地分解空气中的各种污染物，在室内空气净化、工业污水处理等方面具有良好的应用前景。为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种掺杂ZnO的TiO2碳纳米管空气净化剂材料。第二方面，本专利技术提供了该碳纳米管空气净化剂材料的制备方法，该方法包括如下步骤:(I).将碳纳米管加入浓硝酸中，加热回流，抽滤，水洗，然后加入到无水乙醇中，超声震荡分散，形成均匀的悬浮液；(2).向钛醇盐、无机锌盐中加入乙酰丙酮或二乙醇胺，再加入无水乙醇配成溶液，向所得溶液中加入致孔剂，超声分散，得到溶胶；(3).将步骤⑴中得到的悬浮液滴加到步骤(2)的溶胶中，然后搅拌得到溶胶，干燥，得到干凝胶，并研磨得到粉末；(4).将步骤(3)的粉末在马弗炉中煅烧，得到空气净化剂材料。其中:所述钛醇盐可为缩写为Ti (OEt)4的钛酸乙酯Ti (OC2H5)4、缩写为Ti (OPr) 4的钛酸四异丙酯Ti (OC3H7)4或缩写为Ti (OBu)4的钛酸正丁酯Ti (OC4H9)4,或者它们中的任何两种或两种以上的混合物，优选为钛酸正丁酯。所述无机锌盐可为碳酸锌、硫酸锌、硝酸锌或氯化锌等常规无机锌盐，也可为们中的任何两种或两种以上的混合物。所述致孔剂为聚乙烯吡咯烷酮，优选为聚乙烯吡咯烷酮_k30 (PVP_k30)。所述钛醇盐、无机锌盐、致孔剂、乙酰丙酮或二乙醇胺的摩尔比为50-100:2-5:2-5:2-5，其中的 “50-100” 可为 50、60、70、80、90 和 100，其中的“乙酰丙酮或二乙醇胺”是指“乙酰丙酮”或者“二乙醇胺”，即钛醇盐、无机锌盐、致孔剂、乙酰丙酮的摩尔比为50-100:2-5:2-5:2-5，或者钛醇盐、无机锌盐、致孔剂、二乙醇胺的摩尔比为50-100:2-5:2-5:2-5。所述碳纳米管直径可为10-30 nm，其可通过商业购得。所述碳纳米管与所述钛醇盐的摩尔比为1-5:1。所述浓硝酸的质量浓度并无特别的限定，例如可彡50%、彡60%、彡70%和彡80%，优选为彡95%。在所述步骤(3)中，得到溶胶后，在40_50°C的真空烘箱中干燥16-24小时，得到干凝胶，然后研磨，得到粉体。将步骤(3)的粉体放于马弗炉中，先在300-400°C下煅烧保温1_2小时，然后以IOO0C /h的升温速率升高温度，达到700±40°C时停止升温，并在该温度下保温煅烧2-3小时，即可得到本专利技术的空气净化材料。本专利技术有如下优点:1.ZnO的掺杂，通过均匀掺杂ZnO，避免了 TiO2随时间的延长而因高表面能发生的团聚现象，保持了长时间的稳定光催化活性；2.通过致孔剂的使用，在TiO2的致密表面上形成了均匀的细小微孔，也在一定程度上克服了 TiO2的表面团聚；3.通过碳纳米管的浓酸处理，除去了其中的杂质，能使得TiO2在其上面有更均匀的负载，同时避免了这些杂质对其光催化活性的影响和催化中毒。通过这些处理，使得最终的空气净化材料在相对于现有技术具有显著改进和/或改善的基础上，进一步增大了空气中有机污染物的降解效率，并有着非常优良的稳定性。附图说明图1是本专利技术所使用未用浓硝酸处理的碳纳米管的电镜扫描照片。图2是本专利技术所使用浓硝酸处理的碳纳米管的电镜扫描照片具体实施方式 下面通过具体的实施例对本专利技术进行详细说明，但这些例举性实施方式并非对本专利技术的实际保护范围构成任何形式的任何限定。碳纳米管的处理将直径为15 nm的碳纳米管加入到质量浓度为95%的浓硝酸中，加热直本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种掺杂ZnO的TiO2碳纳米管空气净化剂材料的制备方法，其包括如下步骤：(1).将碳纳米管加入浓硝酸中，加热回流，抽滤，水洗，然后加入到无水乙醇中，超声震荡分散，形成均匀的悬浮液；(2).向钛醇盐、无机锌盐中加入乙酰丙酮或二乙醇胺，再加入无水乙醇配成溶液，向所得溶液中加入致孔剂，超声分散，得到溶胶；(3).将步骤(1)中得到的悬浮液滴加到步骤(2)的溶胶中，然后搅拌得到溶胶，干燥，得到干凝胶，并研磨得到粉末；(4).将步骤(3)的粉末在马弗炉中煅烧，得到空气净化剂材料。
【技术特征摘要】
1.一种掺杂ZnO的TiO2碳纳米管空气净化剂材料的制备方法，其包括如下步骤: (1).将碳纳米管加入浓硝酸中，加热回流，抽滤，水洗，然后加入到无水乙醇中，超声震荡分散，形成均匀的悬浮液； (2).向钛醇盐、无机锌盐中加入乙酰丙酮或二乙醇胺，再加入无水乙醇配成溶液，向所得溶液中加入致孔剂，超声分散，得到溶胶； (3).将步骤⑴中得到的悬浮液滴加到步骤(2)的溶胶中，然后搅拌得到溶胶，干燥，得到干凝胶，并研磨得到粉末； (4).将步骤(3)的粉末在马弗炉中煅烧，得到空气净化剂材料。2.按权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述浓硝酸的质量浓度为>50%。3.按权利要求2所述的制备方法，其特征在于:所述钛醇盐为钛酸乙酯、钛酸四异丙酯或钛酸正丁酯，或为其中任何两种或两种以上的混合物。4.按权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于:所述无...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚素梅，刘永春，
申请(专利权)人：青岛信锐德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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