[发明专利]一种空气净化器用多功能复合滤网材料及制备方法

摘要

本发明公开了一种空气净化器用多功能复合滤网材料及制备方法，所述多功能复合滤网材料由以下重量分数的组分组成：质量分数为5‑10％的N‑芳香基‑2‑(苯并异噻唑啉‑3‑酮‑2‑基)甲酰胺有机抗菌剂，质量分数为10‑15％的Ag‑MOFs复合材料，质量分数为25‑30％的铽掺杂介孔TiO2纳米光催化剂，质量分数为50％的活性炭纤维组成。本发明所述的复合滤网材料对大肠杆菌的抑菌率可达98％，对甲醛的去除率高达99％。

主权项

1.一种空气净化器用多功能复合滤网材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)、制备N‑芳香基‑2‑(苯并异噻唑啉‑3‑酮‑2‑基)甲酰胺有机抗菌剂：称取20mmol的双三氯甲基碳酸酯和10mL甲苯，加入到容积为100mL的配制有搅拌、回流冷凝管和恒压漏斗的三口烧瓶中进行搅拌，向恒压漏斗中加入30mmol的甲基苯胺与10mL的甲苯的混合液并向烧瓶中缓慢滴加，待滴加完毕时，加热回流反应5h，待反应进行完全时直接向烧瓶中加入30mmol的苯并异噻唑啉‑3‑酮，并加入20mL甲苯进行回流反应，反应结束后自然冷却至室温后减压抽滤，用丙酮洗涤去未反应的物质，放置于真空干燥箱中在一定温度下干燥24h，得到白色针状晶体为N‑芳香基‑2‑(苯并异噻唑啉‑3‑酮‑2‑基)甲酰胺；步骤(2)、制备金属有机骨架组装纳米银，Ag‑MOFs复合材料：1)制备金属有机骨架：Cr‑MIL‑101材料，称取2.4g的Cr(NO3)3·9H2O、6mmol的HF(48wt％)、1g的对苯二甲酸加入到30mL去离子水中，超声搅拌至固体充分溶解，完成后将上述溶液转移到50ml的带有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，于220℃保持8h水热反应，缓慢降至室温后用G1漏斗过滤反应悬浊液除去未反应的对苯二甲酸晶体，然后取过滤液在4200rpm下离心10min得Cr‑MIL‑101固体，将上述Cr‑MIL‑101固体分别浸泡在95％乙醇、1M NH4F和去离子水中80℃摇床震荡2天去除孔道内未反应的对苯二甲酸，最终得到的Cr‑MIL‑101材料在150℃真空干燥24h后备用；2)制备金属有机骨架(MOFs)组装纳米银，2％(wt)Ag/Cr‑MIL‑101：称取0.4g经真空干燥过的Cr‑MIL‑101加入到60mL正己烷中，超声20min使其在正己烷溶剂中充分分散均匀；用移液枪精确量取0.2M硝酸银溶液0.37mL，在剧烈搅拌下逐滴缓慢加入到有机溶剂中，继续搅拌3h后，停止搅拌，4200rpm离心3min，倒去上清液，将样品放置于真空干燥箱中至残余有机溶剂挥发完全，而后升温至150℃，真空干燥过夜；干燥后的部分样品置于管式炉中用10％H2/Ar还原，具体还原条件为：升温速率5℃/min，在一定的还原温度下还原时间4h，降温到室温得催化剂2％(wt)Ag/Cr‑MIL‑101；步骤(3)、制备铽掺杂介孔二氧化钛纳米光催化剂：称取2g的模板剂P123及一定量的硝酸铽溶解到无水乙醇中，溶解完全后量取3mL的钛酸四丁酯缓慢滴加到上述溶液中，搅拌均匀后放入冰水浴中，然后滴加1mL的四氯化钛溶液搅拌反应2h，完成后倒入培养皿中50℃下陈化反应24h，然后在100℃陈化24h，最后将反应产物放入马弗炉内在一定温度下以1℃/min的升温速率焙烧2h，制得铽掺杂介孔TiO2纳米材料；步骤(4)、制备有机抗菌剂‑Ag‑MOFs‑介孔TiO2/活性炭纤维空气净化器用多功能复合滤网材料：活性炭纤维预处理：将活性炭纤维先放入0.5mol/L的NaOH溶液中浸泡0.5h后，用蒸馏水洗涤三次除去多余的碱，完成后将活性炭纤维多余的水分压干，放入0.5mol/L的稀硝酸溶液中浸泡0.5h后，蒸馏水洗涤三次除去多余的酸，完成后将活性炭纤维多余的水分压干，完成后将活性炭纤维置于0.5mol/L的乙醇溶液中浸泡0.5h后，蒸馏水洗涤三次除去多余的乙醇，再在烘箱中120℃干燥24h获得预处理的活性炭纤维载体；将100mL溶剂加入250mL的三口烧瓶中，然后加入2.0g交联剂搅拌成溶液，在搅拌作用下，加入一定量的N‑芳香基‑2‑(苯并异噻唑啉‑3‑酮‑2‑基)甲酰胺有机抗菌剂、Ag‑MOFs复合材料和铽掺杂介孔二氧化钛纳米光催化剂，搅拌2h后将活性炭纤维载体加入上述溶液中进行交联作用，5h后将负载有功能特性组分的活性炭纤维在80℃的烘箱中干燥24h获得有机抗菌剂‑Ag‑MOFs‑介孔TiO2/活性炭纤维空气净化器用多功能复合滤网材料。