[发明专利]制备空气净化用棒状氧化锌光催化颗粒复合纤维毡的方法

说明书

本发明公开了制备空气净化用棒状氧化锌光催化颗粒复合纤维毡的方法，包括如下步骤：配置氧化锌前驱体溶液；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；将纤维毡放入氧化锌前驱体溶液中，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。本发明将氧化锌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，具体涉及制备空气净化用棒状氧化锌光催化颗粒复合纤维毡的方法。

背景技术

高性能空气过滤器的发展不仅需要具有较强的捕获细颗粒污染物的能力，而且在需要抗菌处理的人口密集的场景中拥有十分重要的作用，如超市、医院等。过滤器的主要过滤原理是通过其三维网络结构，通过截留和静电吸附来捕获细小颗粒污染物。虽然高效空气净化可以捕获大部分细菌和病毒，但不能杀死捕获的微生物，研究表明，当条件合适时一些微生物可以在过滤器上生存繁殖。半导体光催化技术被广泛认为是空气净化中最有前途的技术之一，但同时实现优良的过滤效率和充分利用可见光达到快速光催化净化抗菌依然是一个巨大的难题。

发明内容

综上所述，本发明的目的在于提供制备空气净化用棒状氧化锌光催化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：制备空气净化用棒状氧化锌光催化颗粒复合纤维毡的方法，包括如下步骤：

步骤1，配置氧化锌前驱体溶液；

步骤2，将4mg/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120℃保持30min，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中的氧化锌前驱体溶液中，随后放入微波快速反应合成器中进行退火，即得纳米棒状光催化颗粒复合纤维毡。

进一步的，步骤1配置氧化锌前驱体溶液的方法为：将氧化锌锌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，沉淀为锌氨络合物，再取沉淀抽滤的锌氨络合物加氨水和水配置成摩尔浓度为0.5-3.0mol/L的氧化锌前驱体溶液。

进一步的，步骤2中氧化锌锌源为硝酸锌六水合物、乙酸锌、硫酸锌、碳酸锌其中的一种或几种，通过控制微波反应温度和时间合成纳米级颗粒。

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的氧化锌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120-200℃，反应时间为5-10min。

进一步的，步骤3中的退火工艺为H₂氛围100℃-400℃退火1-4h。

本发明的有益效果在于：

1、本发明将氧化锌颗粒以前驱体混合液的形式分散附着在纤维表面，同时将光催化纳米颗粒和纤维一同置于氧化锌前驱体溶液微波超声分散，在不破坏复合纤维毡特殊三维网状结构的前提下，保留其优异的空气过滤性能的同时去均匀负载和紧密包覆的光催化颗粒。