[发明专利]一种纤维基波纹状光催化模块及其制备方法

说明书

本发明提供一种纤维基波纹状光催化模块及其制备方法，所述光催化模块主要用于光催化降解污染物。所属纤维基波纹状光催化模块的制备方法，所述催化模块由多个依次层叠的催化剂单元和模块壳体构成，所述多个依次层叠的催化剂单元封装在所述模块壳体内，所述催化剂单元包括载体以及嵌入所述载体内部且在所述载体表面上均匀分布的纳米TiO₂催化剂层，其中，所述载体由波纹状的瓦楞耐火纤维纸和平面状的耐火纤维纸粘结复合而成，所述平面状耐火纤维纸加工制得波纹状瓦楞耐火纤维纸。光催化模块具有活性高、抗冲击性能力强，规格尺寸自由组装等特点。

技术领域

本发明涉及环境功能材料领域，具体的说，涉及一种纤维基波纹状光催化模块及其制备方法。

背景技术

工业有机废气(VOCs)成为大气主要污染物之一，对大气环境污染有很高的贡献，VOCs主要包括非甲烷总烃、含氧、含氮、含硫有机物等有机化合物。VOCs对嗅觉、呼吸系统和肺部有很强的毒性，同时能够刺激皮肤、眼睛，导致白血病及肝、肾功能衰竭。此外，还具有“三致”作用，在人体内积累、导致癌变、基因突变，对人体健康危害在成极大危害。对于大气环境，VOCs是引起酸雨、光化学烟雾以及臭氧层破坏的主要物质之一。对此，我国于1996年颁布了《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)，规定了14种VOCs的排放限值，后续在不同行业分别颁布了VOCs的排放标准，进一步规范了VOCs排放要求。

对于VOCs的消除，工业中常用的技术有吸附、低温等离子、催化燃烧、膜分离、光催化及生物法等。对于含有低浓度VOCs、恶臭、刺激性及异味等废气，光催化技术在常温、常压下具有高效、低成本等特点，不需要外界能量输入。光催化技术的核心是光催化剂，纳米TiO₂被公认为优良的光催化材料，具有性能稳定、成本低、效率高及无毒无害等特点。催化剂的结构及制备方法决定催化剂性能，主流技术是将粉末状TiO₂光催化剂涂覆到铝基蜂窝、金属网等载体表面，催化剂存在孔径大、比表面积小、光源利用率低等缺点，光催化产生的光生电子和光生空穴容易复合，不利于高活性自由基与废气分子作用，催化剂的效率较低。

专利CN107556118A公开了一种泡沫状光催化模块，以泡沫陶瓷为载体，表面涂覆TiO2催化剂涂层。催化剂具有较高的光催化活性，但制备工艺复杂，需要反复挂浆-干燥，加工周期长。专利CN108636391S公开了一种负载型二氧化钛光催化材料及其制备方法，以商用TiO₂粉体为涂层原料，通过分散制备涂覆浆液，然后对载体进行涂覆，经后续干燥、焙烧后得到光催化模块，催化模块的热处理工艺要求高，且存在涂层强度低、容易脱落等缺点，高温热处理易引起TiO₂晶型转变，进而影响催化性能。

发明内容

本发明的目的是公开一种纤维基波纹状光催化模块及制备方法，所述光催化模块主要用于光催化降解污染物。

本发明提供一种光催化模块的制备方法，包括如下步骤：

1)载体骨架的制备：

11)将包括波纹状耐火纤维纸和平面状耐火纤维纸连接，得到催化剂单元载体，其中，所述耐火纤维纸内部具有三维网络孔道结构；

12)将多个催化剂单元层叠组装并封装在壳体内部，得到载体骨架；

2)催化剂溶胶的制备：

21)将钛源和部分醇类溶剂混合，搅拌均匀，得到溶液A；

22)剩余醇类溶剂、去离子水和酸混合，搅拌均匀，得到溶液B；

23)将溶液B缓慢加入溶液A，搅拌得到混合溶液，

24)向混合溶液中加入调节剂，搅拌，得到用于催化剂溶胶；

3)涂覆：