[发明专利]一种微孔型纳米复合材料

说明书

本发明涉及一种复合材料，尤其涉及一种微孔型纳米复合材料。

现代社会中，随着化工建材、内燃机等的大量使用，以及工业生产的快速发展，空气中有害物质污染所带来的危害也日益严重。同时，由于生活废水和工业废水的大量产生，也带来了严重的环境问题。

由于纳米粒子具有量子尺寸效应，小尺寸效应、表面效应，利用纳米材料的表面吸附能力和催化特性消除有害气体或液体已成为很好的技术选择。当把纳米材料粒子与其它材料制成一定结构的复合材料之后，就能具有良好的吸附和降解有机物质的能力。

现有消除有害气体或液体方法有以下两种：

(1)采用多孔物质吸附的方式。

(2)采用催化剂进行催化氧化。

对于(1)方法，由于多孔物质在吸附一定量的有害物质后易达到饱和而失活，因此带来使用寿命短、回成处理麻烦、使用成本高而使用不便的问题。对于(2)方法，采用纳米材料(主要指超微粒子)是一种优选的方案，因为纳米粒子催化活性比一般催化剂的效率高很多倍。但问题是，现存的纳米材料自身或与其它材料复合形成致密物材料时，纳米粒子的吸附和催化作用一般集中在材料表面完成，大部分纳米粒子不能发挥相应的效果，从而形成很大的浪费，或达不到预想的功效。

为克服上述技术的缺点，本发明的目的是提供一种新的复合材料。该复合材料通过将多孔材料的吸附效应和纳米材料的催化作用有效地结合起来，从而避免多孔物质的失活，同时，纳米材料的催化能力也得到充分的发挥。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

首先，本发明所述的微孔型纳米复合材料，其特征在于该复合材料中含有纳米材料和多孔隙材料，复合材料内部有大量连通表面的微孔通道，纳米粒子分布在多孔隙材料的孔隙中、表面和周围。

其中，所述的纳米材料，为金属纳米粉体，化合物纳米粉体的任意一种或其的组合，所述的多孔隙材料，可以是活性碳、多孔硅酸盐的一种或组合，并且纳米材料与多孔隙材料重量之比为1∶1-1∶40，纳米粒子的平均尺寸在0.1-500nm之间，优选为1-100nm。因为只有如此，才可以保证纳米粒子能够均匀地分布开来，使吸附、催化活性得到充分体现。

本发明还提供制备具有上述特征的微孔型纳米复合材料的方法，主要有以下步骤：

(1A)将纳米粒子复合到多孔隙材料的表面或内部，再加入粘接剂配成混合物；或

(1B)将纳米粒子、多孔隙材料和粘接剂直接配成混合物；

(2)将上述混合物通过物理或化学的方法成型为一定形状。

(3)成型后的材料经干燥，成为具有微孔通道的纳米复合材料。

其中，所述的纳米材料，为金属纳米粉体、化合物纳米粉体中的任意一种或它们的的组合；所述的多孔隙材料，可以是活性碳、多孔硅酸盐的任何一种或它们的组合；所述的粘结剂，可以是无机胶体、有机高分子的任何一种或它们的组合。纳米材料与多孔隙材料重量之比为1∶1～1∶40。纳米材料的平均粒径尺寸在0.1-500nm之间，优选为1-100nm之间。同时(1A)所述的方法可以优选为气相沉积或液相共沉淀，(2)所述的物理或化学的方法优选为浇注或者喷涂等。

本发明的用途，在于可用于吸附和催化降解气体中的有害物质，也可用于吸附和催化降解液体污染物中的有机物质。其中所述液体可以优选为含有机或无机杂质的废水。具体说来，可用于废水处理工程、空调气体净化装置以及空气清新机、废气净化处理设备，最好用于气体中有害物质清除，即用于空调气体净化、空气清新机、废气净化处理设备。

与其它纳米材料改性材料相比，本发明多孔隙材料中微孔通道的存在，可以使气体或液体中的有害物质被整个复合材料有效吸附。均匀地分布在多孔隙材料的孔隙中、表面或周围的纳米粒子则可以不断氧化、分解有害物质，使本发明消除气体或液体中有害物质的作用可以长期有效并且高效维持。

以下结合实施例对本发明进一步说明，

实施例1：取纳米氧化钛11克，500目4A沸石50克，丙烯酸树脂乳液20克，乙二醇3克和水16克，通过强烈的机械搅拌混合均匀，可形成稳定的浆料；取浆料100克、聚酯短纤维5克，搅拌均匀后注入圆筒形模具中成型并干燥10分钟，之后置于真空加热炉中抽真空并加热到100℃。成型的复合材料内有大量微空洞，有长效吸附、催化降解有机有害气体和杀菌性能，可用于空气清新机。