[发明专利]制备光催化空气净化棒状二氧化硅颗粒复合纤维毡的方法

说明书

本发明公开了制备光催化空气净化棒状二氧化硅颗粒复合纤维毡的方法，包括如下步骤：配置氧化钛前驱体溶液；将光催化纳米颗粒用去离子水分散，超声震荡得到分散液，将纤维毡浸渍于分散液中超声，然后烘干；将纤维毡放入氧化钛前驱体溶液中，随后放入微波快速反应合成器中进行退火，即得纤维表面被均匀的棒状光催化复合纳米颗粒包覆的复合纤维毡。本发明将氧化钛颗粒以前驱体混合液的形式分散附着在纤维表面，复合纤维毡特殊三维网状结构均匀负载紧密包覆光催化颗粒，增大了原有单一超细纤维的比表面积，增加了催化剂与细菌微生物的接触面积和参与氧化还原反应的活性位点数量，更高效捕获空气中的微生物颗粒实现快速光催化响应，实现光催化抗菌灭活。

技术领域

本发明属于空气过滤纤维毡技术领域，具体涉及制备棒状二氧化硅光催化颗粒复合纤维毡的方法。

背景技术

在商场、学校、写字楼、车厢、飞机舱、船舱等空气相对不流通的室内公共空间，大多采用空气内循环模式，不具备颗粒物拦截、TVOC 催化、灭菌等功效，细菌、病毒等容易随空气中的悬浮颗粒物、气溶胶进行传播，从而引发群体性传染事件。纤维过滤毡可以利用其纤维搭建的三维网络结构来通过物理拦截和静电吸附捕获细小颗粒污染物，但纤维过滤毡对空气中存在病毒微生物无能为力，并且当条件合适时一些微生物可以在纤维过滤毡表面生存并繁殖。二氧化硅、石墨烯和还原氧化石墨烯等光触媒纳米颗粒利用光催化机理具有良好的空气杀菌能力，并且在实验室中被大量的研究其空气净化作用，但截止目前缺少使得光触媒可以在可见光条件下和空气净化滤材介质有效融合短时间内起到杀菌净化空气的作用。因此，开发出高性能光触煤和纤维毡复合空气净化滤材是一个亟待解决的问题。

发明内容

综上所述，本发明的目的在于提供制备光催化空气净化棒状二氧化硅颗粒复合纤维毡的方法，以达到优异的空气过滤和可见光条件下的快速光催化抗菌响应。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：制备光催化空气净化棒状二氧化硅颗粒复合纤维毡的方法，包括如下步骤：

步骤1，配置二氧化硅前驱体溶液；

步骤2，将5mg/mL的光催化纳米颗粒用去离子水分散为50mL，超声震荡30min，得到分散液，将纤维毡浸渍于分散液中超声5min，然后烘干，烘干条件为130℃保持18min，浸渍烘干重复三次；

步骤3，将步骤2中的纤维毡放入步骤1中的二氧化硅前驱体溶液中，随后放入微波快速反应合成器中进行退火，即得棒状二氧化硅光催化颗粒复合纤维毡。

进一步的，步骤1配置二氧化硅前驱体溶液的方法为：将二氧化硅硅源溶解在去离子水里面，通过加入氨水控制沉淀析出，将沉淀抽滤并烘干，沉淀为硅氨络合物，再取沉淀抽滤的硅氨络合物加氨水和水配置成摩尔浓度为1 -2.5 mol/L的二氧化硅前驱体溶液。

进一步的，步骤2中二氧化硅硅源为三氯氢硅、四氯化硅、二氯二氢硅和硅烷其中的一种或几种。

进一步的，步骤2中光催化纳米颗粒为石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯或石墨烯量子点中的一种或几种，颗粒直径为20-200nm。

进一步的，步骤2中超细玻璃纤维为玻璃纤维或玄武岩纤维，平均纤维直径为0.5-4μm。

进一步的，步骤3的二氧化硅前驱体溶液中加入偶联剂，偶联剂选用KH560、三甲基氯硅烷、六甲基二硅烷中的一种或几种。

进一步的，步骤3的微波快速反应加热温度为155-225℃，反应时间为5-8min。

进一步的，步骤3中的退火工艺为H₂氛围285℃-400℃退火1.5-3h。

本发明的有益效果在于：