[发明专利]一种空气净化剂材料、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气净化剂材料，特别地涉及一种以氧化铝为基底、掺杂Ag离子的纳米TiO₂/BaO复合膜型空气净化剂材料、制备方法及其用途，属于空气净化领域。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高，以及城市化进程的加快、机动车辆尾气的大量排放等诸多因素的交织，造成了现在大气环境污染的日益严重和恶化。与此相对应的是，由于日常生活尤其是家庭装修中大量化工原料、装饰材料、日化产品的应用，导致了室内空气质量的严重恶化，其挥发性有机化合物(VOCs)的含量远高于室外，而这些VOCs中含有大量的致癌物质，例如甲醛、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。

而自上个世纪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、NO_x、氨、硫化氢、四氯乙烯、一氧化碳等。

正是由于纳米TiO₂的该优异性能，目前已成为光催化领域的研究热点。其催化机理在于：在光照下，如果光子的能量大于半导体禁带宽度，其价带上的一个电子(e^-)就会被激发，越过禁带进入导带，同时在价带上产生相应的空穴(h⁺)。光生空穴有很强的氧化能力(其标准氢电极电位在1.0-3.5V)，该空穴可以直接或间接氧化有机物，但通常情况，认为空穴对有机物的氧化是通过羟基自由基(·OH)而完成的，其机理如下：

TiO₂+hv→e^-+h⁺      (1)

h⁺+OH^-→·OH        (2)

e^-+O₂→·O₂^-        (3)

·O₂^-+H⁺→HO₂·     (4)

2HO₂·→O₂+H₂O₂     (5)

由于TiO₂的如此强氧化能力，所有的污染有机物都可被其完全氧化成CO₂和H₂O，而不会产生二次污染。同该氧化前后，TiO₂的物理形态、化学性质均未发生改变，即在降解污染物的过程中，其为光催化剂。

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，人们进行了大量的研究，如包膜改性：在纳米TiO₂表面均匀包覆一层其它物质的包膜，使其表面性质发生变化将其稳定。表面接枝改性：通过化学反应将高分子连接到纳米TiO₂的表面，以达到包覆的目的。高能量表面改性：高能量表面改性法是利用高能电晕放电、紫外线、等离子体或辐射处理等引发聚合反应而实现改性的方法。利用沉淀反应进行改性：利用有机物或无机物在纳米TiO₂表面形成一层包覆物，以改变其表面性质。