一種基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明的一種基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料，所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料包括硅氧化物和錳氧化物，其化學(xué)通式為SixMnyAlzTimO44，其中x＝2?3，y＝7?8，z<0.3，m<0.3。本發(fā)明所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的制備方法，包括如下步驟：(1)錳氧化物的制備；(2)硅氧化物的制備；(3)將上述兩種氧化物混合攪拌均勻，再烘干老化，粉碎，制得基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料。本發(fā)明常溫下可快速吸附和催化分解甲醛，甲醛凈化效率高，速率快，使用壽命長(zhǎng)。
【專利說(shuō)明】
一種基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料及其制 備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及催化和空氣凈化領(lǐng)域，具體涉及一種基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫 催化除甲醛材料及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 甲醛是一種在常溫常壓下具有強(qiáng)烈刺激性氣味的無(wú)色氣體，相對(duì)分子量為30.03， 易溶于水、醇類和醚類等有機(jī)物。室內(nèi)的裝修材料，如人造板材及制品、涂料和地毯等，在生 產(chǎn)過(guò)程中多數(shù)使用到甲醛，由于甲醛的上述特性，因此這些材料會(huì)釋放出甲醛從而對(duì)室內(nèi) 空氣造成污染。甲醛由于其在水中水溶性很高，因此其極易被呼吸道和腸胃道吸收。人體突 然暴露于含有甲醛的空氣中時(shí)，最初的急性反應(yīng)是上呼吸道粘膜和眼睛受到刺激。
[0003] 若人體長(zhǎng)期接觸低劑量甲醛可引起慢性中毒，出現(xiàn)粘膜炎癥、皮膚過(guò)敏、慢性消化 道和呼吸道疾病，甚至導(dǎo)致口鼻腔、呼吸道、消化道和皮膚的癌癥，更嚴(yán)重者造成死亡。甲醛 不僅能與空氣中的某些物質(zhì)反應(yīng)生成致癌物質(zhì)，其代謝產(chǎn)物還能破壞集體蛋白質(zhì)和酶，使 組織細(xì)胞發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的凝固、壞死，影響機(jī)體功能，對(duì)人體造成很大的傷害。
[0004] 此外，甲醛已經(jīng)被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)IARC確定為可疑致癌物被世界衛(wèi)生組織確定 為致癌和致畸形物質(zhì)。日前由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)提出的一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果顯示：現(xiàn)代人平均有 90%的生活和工作時(shí)間是在室內(nèi)度過(guò)的，而甲醛的釋放是一個(gè)長(zhǎng)期緩慢的釋放過(guò)程，研究 表明室內(nèi)甲醛釋放的過(guò)程可以持續(xù)十年或者十年以上，長(zhǎng)期有效的甲醛吸收去除成為人們 生活中的一大難題。
[0005] 現(xiàn)有的甲醛去除方式主要分為以下幾種：（1)活性炭吸附法。即使用活性炭包或者 活性炭布置于需要吸收甲醛的位置，用于甲醛吸收，但活性炭吸附能力有限，并且容易飽 和。（2)植物吸收法。植物可與吸收部分的甲醛，但是吸收速率極慢，吸收效率也低，效果極 不顯著。（3)通風(fēng)法。日常生活中不能保證每時(shí)每刻室內(nèi)車內(nèi)通風(fēng)，因而通風(fēng)法去甲醛有極 大的限制，并且也可能導(dǎo)致室外污染物進(jìn)入室內(nèi)。（4)化學(xué)轉(zhuǎn)化法?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化是指使用一些 化學(xué)試劑將甲醛轉(zhuǎn)化為其他的化學(xué)物，但是轉(zhuǎn)化效率有限，并且使用的化學(xué)試劑也有一定 毒性。（5)完全催化氧化甲醛法。近些年比較流行的甲醛去除方法，使用催化劑將甲醛完全 轉(zhuǎn)化生成無(wú)害的水和二氧化碳，但目前使用較多的負(fù)載型貴金屬催化成本太高，需要貴金 屬含量高，降低含量則效果降低顯著。
[0006] 上述現(xiàn)有材料和技術(shù)中的缺點(diǎn)，特別是甲醛吸收材料吸附效率低，速率慢，甲醛催 化材料催化速率慢，轉(zhuǎn)化效率低，催化條件苛刻的問(wèn)題，目前，亟需一種甲醛凈化效率高的 基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種甲醛凈化效率高的基于硅錳氧化物納米 顆粒的常溫催化除甲醛材料及其制備方法和應(yīng)用。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案:本發(fā)明的一種基于硅錳氧化物納 米顆粒的常溫催化除甲醛材料，所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料包括 娃氧化物和猛氧化物，其化學(xué)通式為SixMnyAlzTim044，其中X = 2-3，y = 7-8，z〈0.3，m〈0.3。
[0009 ] 進(jìn)一步地，所述猛氧化物和娃氧化物的質(zhì)量比為1:0.4，此時(shí)基于娃猛氧化物納米 顆粒的常溫催化除甲醛材料中：錳元素:硅元素:鋁元素:鈦元素:氧元素的原子個(gè)數(shù)比的范 圍為1:0 · 2-0 · 3:0 · 04-0 · 06:0 · 05-0 · 06:5 · 0-6 · 0。
[0010] 進(jìn)一步地，所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的化學(xué)通式中的 SixMnyO表示該納米顆粒主要成分為娃氧化物和猛氧化物復(fù)合而成，Alz表示錯(cuò)氧化物摻 雜，錳元素占納米顆粒的總質(zhì)量的14 %，硅元素占納米顆粒的質(zhì)量百分比為5 %。
[0011] 更進(jìn)一步地，所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的微觀結(jié)構(gòu)為 納米級(jí)顆粒狀，有固定形狀，顆粒尺度范圍為200-400nm。
[0012] 本發(fā)明所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的制備方法，包括如 下步驟：
[0013] (1)錳氧化物的制備：先將KMn04和MnS04分別溶于溶劑中反應(yīng)，所得產(chǎn)物離心清 洗，然后再烘干老化；
[0014] (2)硅氧化物的制備；
[0015] (3)將上述兩種氧化物混合攪拌均勻，再烘干老化，粉碎，制得基于硅錳氧化物納 米顆粒的常溫催化除甲醛材料。
[0016] 進(jìn)一步地，在步驟⑴中，錳氧化物的制備：先將KMn04和MnS04分別溶于溶劑中反 應(yīng)，所述KMn04的濃度分別為0.5mg mL-1，所述MnS04的濃度為0.2mg mL-1，將上述兩種溶液 按1:卜1:1.2的體積比混合，加熱反應(yīng)時(shí)間為40-48小時(shí)；將反應(yīng)所得溶液尚心，去除上清， 加入去離子水，離心清洗3次，然后再115-125Γ烘干老化10-12小時(shí)，之后將產(chǎn)物震蕩粉碎， 得到固體顆粒錳氧化物；
[0017] 在步驟(2)中，硅氧化物的制備:將硅藻土置于相應(yīng)容器中，加水至過(guò)量，充分?jǐn)嚢?過(guò)夜;再使用砂芯漏斗對(duì)攪拌之后的液體進(jìn)行過(guò)濾，將所得固體置于烘箱95-105烘干6-8小 時(shí)，將固體粉碎，得到固體顆粒硅氧化物；
[0018] 在步驟(3)中，將上述兩種氧化物混合攪拌均勻，加入過(guò)量去離子水，超聲震蕩，打 碎固體顆粒，使其混合更加均勻;將所得產(chǎn)物與液體離心分離，所得固體155-165Γ烘干老 化3-4小時(shí)，最后將固體產(chǎn)物震蕩粉碎，制得基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材 料。
[0019] 進(jìn)一步地，在步驟（1)中，所述錳氧化物中的錳和氧的原子個(gè)數(shù)比為1:1-2,所述溶 劑為去離子水，pH為7.0;震蕩粉碎時(shí)使用滾筒篩。
[0020] 更進(jìn)一步地，在步驟(2)中，粉碎時(shí)使用圓振篩;所述硅氧化物中硅和氧的原子個(gè) 數(shù)比小于1:3,同時(shí)含有少量的鋁和鈦氧化物;在步驟(3)中，震蕩粉碎時(shí)使用滾筒篩。
[0021] 本發(fā)明所述的基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料在常溫催化除甲 醛產(chǎn)品上的應(yīng)用。
[0022] 有益效果:本發(fā)明常溫下快速吸附和催化分解甲醛，甲醛凈化效率高，速率快，使 用壽命長(zhǎng)，可長(zhǎng)期儲(chǔ)存，復(fù)合納米顆粒由于其較大比表面積和固有的顆粒形狀，壓制成型之 后的孔隙較大，風(fēng)阻極小，使用快速物理吸附和高效常溫催化相結(jié)合的機(jī)制，對(duì)人體無(wú)任何 不良作用，非常適合于空氣凈化濾芯的制作，可以廣泛應(yīng)用于空氣凈化和常溫催化領(lǐng)域。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0024] (1)本發(fā)明使用特殊晶型的硅氧化物和錳氧化物復(fù)合，形成復(fù)合納米顆粒，在除甲 醛過(guò)程中，硅氧化物快速吸附甲醛，牽引甲醛分子至復(fù)合顆粒表面，硅氧化物由于其較大的 比表面積和多孔結(jié)構(gòu)，對(duì)于甲醛具有較強(qiáng)的吸附能力，但是吸附總量較少，因而并不能具備 長(zhǎng)期大量吸附甲醛的能力，錳氧化物快速催化氧化甲醛，使其轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的二氧化碳和水， 因?yàn)殄i氧化物的納米級(jí)尺寸，使其具備了較大的比表面積，催化反應(yīng)的速率極快，催化效率 均極高。一定程度上恢復(fù)了硅氧化物的甲醛吸附能力，而硅氧化物則在一定程度上彌補(bǔ)了 錳氧化物吸附甲醛能力的不足，二者復(fù)合的體系表現(xiàn)出了在甲醛吸附催化的極為出眾的能 力。
[0025] (2)硅氧化物先吸附甲醛能夠極大的提升甲醛與催化劑的接觸效率，錳氧化物常 溫催化分解能夠使得甲醛快速分解，從而再次恢復(fù)硅氧化物的吸收能力，極大增強(qiáng)甲醛的 去除效率和速率;硅錳氧化物納米顆粒大小尺寸在納米級(jí)別，具有極大的比表面積，對(duì)于甲 醛的吸附能力強(qiáng)，同時(shí)對(duì)于空氣中的其他有機(jī)氣體有較強(qiáng)的吸附作用，摻入膠粘劑，使用壓 粒機(jī)壓制成型，其由于納米顆粒存在形成的多孔結(jié)構(gòu)對(duì)于空氣中的固體顆粒也具有極強(qiáng)的 吸附能力。
[0026] (3)由于復(fù)合顆粒的微觀結(jié)構(gòu)為納米級(jí)顆粒，其整體的孔隙率非常大，在作為空氣 凈化器濾芯材料或者車載濾芯材料時(shí)，氣體透過(guò)率高，風(fēng)阻較小，更加適用于濾芯。硅錳氧 化物復(fù)合納米顆粒對(duì)于甲醛的吸附分解能力極強(qiáng)，在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試倉(cāng)中，5分鐘甲醛去除率達(dá)到 95%，10分鐘甲醛100%去除，遠(yuǎn)高于市面上現(xiàn)有的甲醛吸收催化材料。材料由于其極大的 比表面積的存在，也可用于涂抹在建筑或其他物品表面，進(jìn)行室內(nèi)或室外靜態(tài)甲醛吸附催 化。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1是本發(fā)明復(fù)合硅錳納米顆粒掃面電鏡分析圖譜；
[0028] 圖2是本發(fā)明復(fù)合硅錳納米顆粒電子能譜分析圖譜；
[0029] 圖3是本發(fā)明使用復(fù)合硅錳納米顆粒的濾芯與一般濾芯風(fēng)阻對(duì)比圖；
[0030] 圖4是本發(fā)明不同硅氧化物和錳氧化物比例國(guó)標(biāo)倉(cāng)甲醛吸收測(cè)試數(shù)據(jù)比較圖；
[0031] 圖5是本發(fā)明使用最優(yōu)比復(fù)合硅錳納米顆粒作為濾芯與使用一般濾芯甲醛去除效 率對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下實(shí)施例僅處于說(shuō)明性目的，而不是想要限制本發(fā)明的范圍。
[0033] 實(shí)施例1
[0034] 本發(fā)明的一種基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料，所述基于硅錳氧 化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料包括硅氧化物和錳氧化物，其化學(xué)通式為 SixMnyAlzTim044，其中 X = 2-3，y = 7-8，z〈0 · 3，m〈0 · 3。
[0035] 如圖1所示，是本發(fā)明復(fù)合硅錳納米顆粒掃面電鏡分析，由電鏡掃面可以看出硅錳 復(fù)合納米材料為顆粒狀，大小為微米級(jí)，有固定形狀，大小為200-400nm。
[0036]如圖2所示，是本發(fā)明復(fù)合硅錳納米顆粒電子能譜分析，是電子能譜分析的范圍， 由電子能譜可以看出硅錳復(fù)合納米材料中含有大量硅，錳，氧元素，含有少量的鈦，鋁和鉀 元素。圖2中各元素的含量如表1所示：
[0040] 所述錳氧化物和硅氧化物的質(zhì)量比為1:0.4,此時(shí)基于硅錳氧化物納米顆粒的常 溫催化除甲醛材料中：錳元素:硅元素：鋁元素:鈦元素:氧元素的原子個(gè)數(shù)比的范圍為1: 0.2:0.04:0.05:5.0。在使用這一比例混合的時(shí)候甲醛吸附催化分解效率最高。硅氧化物吸 附甲醛到復(fù)合顆粒表面，錳氧化物對(duì)甲醛催化氧化，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，則一定程度 上恢復(fù)了硅氧化物的甲醛吸附能力，二者相輔相成實(shí)現(xiàn)甲醛迅速的吸附分解去除。
[0041] 所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的化學(xué)通式中的SixMnyO表 示該納米顆粒主要成分為硅氧化物和錳氧化物復(fù)合而成，Alz表示同時(shí)還少量的鋁氧化物 摻雜，錳元素占納米顆粒的總質(zhì)量的14%，硅元素占納米顆粒的質(zhì)量百分比為5%。
[0042] 所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的微觀結(jié)構(gòu)為納米級(jí)顆粒 狀，有固定形狀，顆粒尺度范圍為200nm。其整體的孔隙率非常大，在作為空氣凈化器濾芯材 料或者車載濾芯材料時(shí)，氣體透過(guò)率高，風(fēng)阻較小。
[0043] 本發(fā)明所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的制備方法，包括如 下步驟：
[0044] (1)錳氧化物的制備：先將KMn04和MnS04分別溶于相應(yīng)的去離子水反應(yīng)，所述 KMn04的濃度分別為0.5mg mL-1，所述MnS04的濃度為0.2mg mL-1，
[0045]將上述兩種溶液按1:1的體積比混合，加熱反應(yīng)時(shí)間為40小時(shí);將反應(yīng)所得溶液離 心，去除上清，加入去離子水，離心清洗3次，然后再115 °C烘干老化10小時(shí)，之后將產(chǎn)物震蕩 粉碎，得到固體顆粒錳氧化物;所述錳氧化物中的錳和氧的原子個(gè)數(shù)比為1:1，所述溶劑為 去離子水，pH為7.0;
[0046] (2)硅氧化物的制備:將硅藻土置于相應(yīng)容器中，加水至過(guò)量，充分?jǐn)嚢柽^(guò)夜;再使 用砂芯漏斗對(duì)攪拌之后的液體進(jìn)行過(guò)濾，將所得固體置于烘箱95烘干6小時(shí)，使用圓振篩將 固體粉碎，得到固體顆粒硅氧化物;所述硅氧化物中硅和氧的原子個(gè)數(shù)比小于1: 3，同時(shí)含 有少量的鋁和鈦氧化物。
[0047] (3)將上述兩種氧化物混合攪拌均勻，加入過(guò)量去離子水，超聲震蕩，打碎固體顆 粒，使其混合更加均勻;將所得產(chǎn)物與液體離心分離，所得固體155°C烘干老化3小時(shí)，最后 將固體產(chǎn)物使用滾筒篩將產(chǎn)物震蕩粉碎，制得基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛 材料。
[0048] 本發(fā)明所述的基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料在常溫催化除甲 醛產(chǎn)品上的應(yīng)用。
[0049] 實(shí)施例2
[0050]實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于：
[0051]所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的微觀結(jié)構(gòu)為納米級(jí)顆粒 狀，有固定形狀，顆粒尺度范圍為300nm。其整體的孔隙率非常大，在作為空氣凈化器濾芯材 料或者車載濾芯材料時(shí)，氣體透過(guò)率高，風(fēng)阻較小。
[0052]所述錳氧化物和硅氧化物的質(zhì)量比為1:0.4,此時(shí)基于硅錳氧化物納米顆粒的常 溫催化除甲醛材料中：錳元素:硅元素：鋁元素:鈦元素:氧元素的原子個(gè)數(shù)比的范圍為1: 0.25:0.05:0.055:5.5。在使用這一比例混合的時(shí)候甲醛吸附催化分解效率最高。
[0053]本發(fā)明所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的制備方法，包括如 下步驟：
[0054]在步驟（1)中，錳氧化物的制備：先將KMn04和MnS04分別溶于相應(yīng)的去離子水反 應(yīng)，所述KMn04的濃度分別為0.5mg mL-1，所述MnS04的濃度為0.2mg mL-1，
[0055]將上述兩種溶液按1:1.1的體積比混合，加熱反應(yīng)時(shí)間為45小時(shí);將反應(yīng)所得溶液 離心，去除上清，加入去離子水，離心清洗3次，然后再120°C烘干老化11小時(shí)，之后將產(chǎn)物震 蕩粉碎，得到固體顆粒錳氧化物;所述錳氧化物中的錳和氧的原子個(gè)數(shù)比為1:1.5;
[0056]在步驟(2)中，硅氧化物的制備:將硅藻土置于相應(yīng)容器中，加水至過(guò)量，充分?jǐn)嚢?過(guò)夜;再使用砂芯漏斗對(duì)攪拌之后的液體進(jìn)行過(guò)濾，將所得固體置于烘箱98烘干7小時(shí)，使 用圓振篩將固體粉碎，得到固體顆粒硅氧化物。
[0057]在步驟(3)中，將所得產(chǎn)物與液體離心分離，所得固體160°C烘干老化3.5小時(shí)，最 后將固體產(chǎn)物使用滾筒篩將產(chǎn)物震蕩粉碎，制得基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲 醛材料。
[0058] 實(shí)施例3
[0059] 實(shí)施例3與實(shí)施例1的區(qū)別在于：
[0060] 所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的微觀結(jié)構(gòu)為納米級(jí)顆粒 狀，有固定形狀，顆粒尺度范圍為400nm。其整體的孔隙率非常大，在作為空氣凈化器濾芯材 料或者車載濾芯材料時(shí)，氣體透過(guò)率高，風(fēng)阻較小。
[0061] 所述錳氧化物和硅氧化物的質(zhì)量比為1:0.4,此時(shí)基于硅錳氧化物納米顆粒的常 溫催化除甲醛材料中：錳元素:硅元素：鋁元素:鈦元素:氧元素的原子個(gè)數(shù)比的范圍為1: 0.3:0.06:0.06:6.0。在使用這一比例混合的時(shí)候甲醛吸附催化分解效率最高。
[0062]本發(fā)明所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的制備方法，包括如 下步驟：
[0063]在步驟（1)中，錳氧化物的制備：先將ΚΜη04和MnS04分別溶于相應(yīng)的去離子水反 應(yīng)，所述KMn04的濃度分別為0.5mg mL-1，所述MnS04的濃度為0.2mg mL-1，
[0064]將上述兩種溶液按1:1.2的體積比混合，加熱反應(yīng)時(shí)間為48小時(shí);將反應(yīng)所得溶液 離心，去除上清，加入去離子水，離心清洗3次，然后再125°C烘干老化12小時(shí)，之后將產(chǎn)物震 蕩粉碎，得到固體顆粒錳氧化物;所述錳氧化物中的錳和氧的原子個(gè)數(shù)比為1:2;
[0065]在步驟(2)中，硅氧化物的制備:將硅藻土置于相應(yīng)容器中，加水至過(guò)量，充分?jǐn)嚢?過(guò)夜;再使用砂芯漏斗對(duì)攪拌之后的液體進(jìn)行過(guò)濾，將所得固體置于烘箱105烘干8小時(shí)，使 用圓振篩將固體粉碎，得到固體顆粒硅氧化物。
[0066] 在步驟(3)中，將所得產(chǎn)物與液體離心分離，所得固體165 °C烘干老化4小時(shí)，最后 將固體產(chǎn)物使用滾筒篩將產(chǎn)物震蕩粉碎，制得基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛 材料。
[0067] 試驗(yàn) 1
[0068]國(guó)標(biāo)倉(cāng)甲醛去除效率測(cè)試
[0069] 首先在測(cè)試倉(cāng)內(nèi)放置1臺(tái)新風(fēng)空氣凈化器，使用兩種濾芯。硅錳氧化物復(fù)合納米顆 粒濾芯及一般材料濾芯制備，硅錳氧化物復(fù)合納米顆粒和一般甲醛去除材料均摻入粘合 劑，通過(guò)壓粒機(jī)壓制成為長(zhǎng)為〇. 3-0.5厘米，直徑為0.2厘米的顆粒;兩種材料對(duì)應(yīng)的顆粒封 閉使用濾膜和濾網(wǎng)封閉在蜂窩板內(nèi)，使用熱熔膠封口，制備成為濾芯。實(shí)驗(yàn)組為使用實(shí)施例 1中的基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的濾芯，對(duì)照組為使用一般除甲醛 材料的濾芯。
[0070] 本發(fā)明的所有測(cè)試均在常溫常壓(23攝氏度，1大氣壓)下，在30立方米測(cè)試艙內(nèi)進(jìn) 行，初始甲醛濃度在0.07-0.15毫克/立方米之間。測(cè)試所用空氣凈化器為新風(fēng)空氣凈化器 機(jī)型，工作時(shí)為最高風(fēng)速檔。甲醛濃度的測(cè)量采用PPM-400ST甲醛測(cè)量?jī)x。
[0071] 如圖3所述，是本發(fā)明使用復(fù)合硅錳納米顆粒的濾芯與一般濾芯風(fēng)阻對(duì)比圖，其中 的一般濾芯為新風(fēng)空氣凈化器的濾芯，風(fēng)速為出風(fēng)口風(fēng)速值，通過(guò)風(fēng)速儀測(cè)量。對(duì)照組和實(shí) 驗(yàn)組分別測(cè)量十次，以對(duì)照組平均值歸一化。
[0072] 圖4是本發(fā)明不同硅氧化物和錳氧化物比例國(guó)標(biāo)倉(cāng)甲醛吸收測(cè)試數(shù)據(jù)比較圖。圖4 中硅氧化物:錳氧化物的數(shù)據(jù)如表2所示：
[0073] 表 2
[0075]
[0076] 如圖4和表2所示，硅氧化物和錳氧化物的比例分別為1:0.4,1:0.5,1:0.6,1:0.7， 1:0.8,可以看出，在硅氧化物和錳氧化物質(zhì)量比為1:0.4的時(shí)候，獲得最優(yōu)的甲醛去除效 果，在十分鐘之內(nèi)，國(guó)標(biāo)測(cè)試倉(cāng)中甲醛被百分之百去除。
[0077] 圖5是本發(fā)明使用最優(yōu)比復(fù)合硅錳納米顆粒作為濾芯與使用一般濾芯甲醛去除效 率對(duì)比圖，在國(guó)標(biāo)倉(cāng)內(nèi)甲醛吸收測(cè)試，測(cè)試次數(shù)為十次，誤差為方差。其數(shù)據(jù)如表3所示：
[0078] 表 3
[0080] 如圖5和表3所示，使用最優(yōu)比復(fù)合硅錳納米顆粒的濾芯，甲醛在十分鐘之內(nèi)百分 之百被去除，而對(duì)于使用一般濾芯的情況，20分鐘的時(shí)候甲醛去除率尚未到達(dá)百分之百，可 以使用最優(yōu)比復(fù)合硅錳納米顆粒的濾芯甲醛去除效果比一般濾芯出色很多。
[0081] 本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替 代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料，其特征在于:所述基于硅錳 氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料包括硅氧化物和錳氧化物，其化學(xué)通式為 SixMnyAl zTim〇44，其中 X = 2-3，y = 7-8，z〈0 · 3，m〈0 · 3 〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料，其特征在 于:所述錳氧化物和硅氧化物的質(zhì)量比為1: 〇. 4，此時(shí)基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化 除甲醛材料中：錳元素:硅元素:鋁元素:鈦元素:氧元素的原子個(gè)數(shù)比的范圍為1:0.2-0.3: 0.04~0.06:0.05~0.06:5.0-6.0 〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料，其特征在 于:所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的化學(xué)通式中的SixMnyO表示該 納米顆粒主要成分為硅氧化物和錳氧化物復(fù)合而成，Alz表示鋁氧化物摻雜，錳元素占納米 顆粒的總質(zhì)量的14%，硅元素占納米顆粒的質(zhì)量百分比為5%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料，其特征在 于:所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的微觀結(jié)構(gòu)為納米級(jí)顆粒狀，有 固定形狀，顆粒尺度范圍為200-400nm〇5. 權(quán)利要求1所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的制備方法，其特 征在于包括如下步驟： (1) 錳氧化物的制備:先將ΚΜη04和MnS04分別溶于溶劑中反應(yīng)，所得產(chǎn)物離心清洗，然后 再烘干老化； (2) 硅氧化物的制備； (3) 將上述兩種氧化物混合攪拌均勻，再烘干老化，粉碎，制得基于硅錳氧化物納米顆 粒的常溫催化除甲醛材料。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的制備方法， 其特征在于： 在步驟（1)中，錳氧化物的制備：先將KMn〇4和MnS〇4分別溶于溶劑中反應(yīng)，所述KMn〇4的 濃度分別為〇. 5mg mL-1，所述MnS〇4的濃度為0.2mg mL-1，將上述兩種溶液按1:1-1:1.2的體 積比混合，加熱反應(yīng)時(shí)間為40-48小時(shí);將反應(yīng)所得溶液離心，去除上清，加入去離子水，離 心清洗3次，然后再115-125Γ烘干老化10-12小時(shí)，之后將產(chǎn)物震蕩粉碎，得到固體顆粒錳 氧化物； 在步驟（2)中，硅氧化物的制備：將硅藻土置于相應(yīng)容器中，加水至過(guò)量，充分?jǐn)嚢柽^(guò) 夜；再使用砂芯漏斗對(duì)攪拌之后的液體進(jìn)行過(guò)濾，將所得固體置于烘箱95-105烘干6-8小 時(shí)，將固體粉碎，得到固體顆粒硅氧化物； 在步驟(3)中，將上述兩種氧化物混合攪拌均勻，加入過(guò)量去離子水，超聲震蕩，打碎固 體顆粒，使其混合更加均勻;將所得產(chǎn)物與液體離心分離，所得固體155-165Γ烘干老化3-4 小時(shí)，最后將固體產(chǎn)物震蕩粉碎，制得基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的制備方法， 其特征在于:在步驟(1)中，所述錳氧化物中的錳和氧的原子個(gè)數(shù)比為1:1-2,所述溶劑為去 離子水，pH為7.0;震蕩粉碎時(shí)使用滾筒篩。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料的制備方法， 其特征在于:在步驟(2)中，粉碎時(shí)使用圓振篩;所述硅氧化物中硅和氧的原子個(gè)數(shù)比小于 1:3，同時(shí)含有少量的鋁和鈦氧化物;在步驟(3)中，震蕩粉碎時(shí)使用滾筒篩。9.權(quán)利要求1所述的基于硅錳氧化物納米顆粒的常溫催化除甲醛材料在常溫催化除甲 醛產(chǎn)品上的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】B01J23/34GK106076323SQ201610454422
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】薛斌, 陶猛
【申請(qǐng)人】江蘇歐樂(lè)凈化材料有限公司