[发明专利]一种负载V/N掺杂纳米二氧化钛的HKUST-1/CNF复合膜的制备方法及应用

说明书

一种负载V/N掺杂纳米二氧化钛的HKUST‑1/CNF复合膜的制备方法及应用，它涉及环保材料技术领域，具体涉及一种掺杂型纳米二氧化钛的HKUST‑1/CNF复合膜的制备方法及应用。本发明的目的是要解决现有吸附材料吸附及降解甲醛的能力均较差的问题。制备方法：一、制备HKUST‑1/CNF复合膜；二、制备纳米V‑TiO₂溶胶和纳米N‑TiO₂型溶胶；三、提拉涂膜，得到负载V/N掺杂纳米二氧化钛的HKUST‑1/CNF复合膜。在可见光条件下将负载V/N掺杂纳米二氧化钛的HKUST‑1/CNF复合膜用于吸附降解甲醛。优点：吸附甲醛能力强，对甲醛能够发生链式降解反应，稳定性好，可重复利用。

技术领域

本发明涉及环保材料技术领域，具体涉及一种掺杂型纳米二氧化钛的HKUST-1/CNF复合膜的制备方法及应用。

背景技术

据2015年世界卫生组织(WHO)调查结果显示，世界上有30％的新建和重修建筑的室内空气存在着较为严重的可挥发有机物(VOC)污染。研究表明截至2018年，全球每年因室内甲醛污染导致的死亡人数达280万。治理封闭环境空气中游离的甲醛气体，以减小其对人体的危害引起了很多研究者的关注。目前治理技术主要有：吸附法、化学中合法、臭氧氧化法、空气负离子法和光催化法。其中吸附法是利用具有吸附能力的物质吸附甲醛来达到降低甲醛浓度的目的。光催化技术是光化学和催化剂两者的有机结合，以光为能量激活催化剂，反应在常温常压下就可进行。光催化剂受光照后产生的羟基自由基能有效分解甲醛，将其转化成H₂O和CO₂，起到降解甲醛的作用。

纳米TiO₂是一种常见的光催化剂，其能吸收紫外光区(波长小于387nm)而被激发产生电子-空穴对，与吸附在TiO₂表面的氧和水分子反应生成活性自由基和活性氧，进而与空气中的有害气体发生链式降解反应。而太阳光中只有4％的紫外光，这极大地限制了其实际应用。离子掺杂的改性纳米TiO₂能带结构会发生变化，因此实现纳米TiO₂光催化活性的改变，在可见光下可发生降解甲醛等有害气体的链式反应。纳米纤维素的独特形态和活性基团可促进生物模板纳米粒子的合成和物理沉积，MOFs材料的高孔隙率、高比表面积等特性，将二者结合可制备具有稳定的层级孔结构的吸附材料。

中国已公开专利《一种高吸附性炭塑复合材料的制造工艺》(申请号：CN201810885832.4)，该方法将竹炭颗粒、纳米纤维素(CNF)、纳米TiO₂和塑粉混合制备成炭塑复合材料，其中竹炭经碳化后具备明显的多孔性结构，再负载有纳米TiO₂从而具备光降解甲醛的能力，能够吸附封闭环境中甲醛气体。但该发明使用的纯纳米TiO₂在自然光下降解甲醛的能力微弱，且竹炭颗粒的孔径大，吸附甲醛的能力有限，当吸附甲醛的量达到饱和时会出现解吸的现象，不利于长期去除封闭环境中的甲醛。

中国已公开专利《一种金属有机骨架材料及制备方法与吸附甲醛的应用》(申请号：CN201711446955.X)，该方法使用钇金属离子盐和均苯三甲酸溶液混合，置于反应釜中加热，经过洗涤干燥后，得到一种金属有机骨架材料。该发明可用于甲醛的吸附，且经过甲醛吸附循环测试实验，重复5次仍然具有一定的吸附性能，显示了该材料具有较好的重复利用效果。但该发明提供的金属有机骨架材料呈粉末状，在实际应用中会因为与甲醛接触面积小，而导致材料吸附活性位点的利用率低进而影响了其吸附效果。

因此在封闭环境中采用现有多孔性的吸附材料进行吸附去除或采用现有光催化剂使其吸附的甲醛降解，但均未能有效地提高吸附材料吸附并降解甲醛的能力。

发明内容

本发明的目的是要解决现有吸附材料吸附及降解甲醛能力均较差的问题，而提供一种负载V/N掺杂纳米二氧化钛的HKUST-1/CNF复合膜的制备方法及应用。

一种负载V/N掺杂纳米二氧化钛的HKUST-1/CNF复合膜的制备方法，具体是按以下步骤完成的：