一种多孔纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多孔纳米材料及其制备方法，原料包括：偶氮类化合物、树状聚合物、功能性纳米材料、荧光共轭聚合物和去离子水，制备方法为按配比分别称取各原料，将各原料进行混合，混合之后经过超声处理，加入反应釜中进行反应，冷却、离心、洗涤、干燥，煅烧，即得多孔纳米材料；本发明专利技术制备工艺简单，制备所得的多孔纳米材料具备吸附、抗菌、除异味等功能，本发明专利技术中产生的负氧离子可以和空气中的甲醛、甲苯有有害气体反应，实现有毒气体的彻底分解，树枝型聚合物与偶氮类化合物的结合，使得有毒气体彻底分解，提高净化效率；在氧化石墨烯片层上组装荧光共轭聚合物，实现了在净化空气的过程中杀灭有害菌。

A Porous Nanomaterial and Its Preparation Method

The invention discloses a porous nano-material and a preparation method. The raw materials include azo compounds, dendrimers, functional nano-materials, fluorescent conjugated polymers and deionized water. The preparation method is to weigh the raw materials separately according to the proportion, mix the raw materials, then mix them with ultrasonic treatment, add them to the reactor for reaction, cooling, centrifugation, washing, and so on. Porous nanomaterials can be obtained by drying and calcining; the preparation process of the present invention is simple, and the porous nanomaterials have the functions of adsorption, antimicrobial, odor removal, etc. The negative oxygen ions generated in the present invention can react with formaldehyde and toluene in the air to achieve the complete decomposition of toxic gases, and the combination of dendrimers and azo compounds can make toxic gases. The fluorescent conjugated polymer was assembled on graphene oxide sheets to kill harmful bacteria in the process of air purification.

【技术实现步骤摘要】
一种多孔纳米材料及其制备方法
本专利技术涉及纳米材料
，具体是一种多孔纳米材料及其制备方法。
技术介绍
生命的存活离不开空气，而空气污染会严重损害我们的呼吸器官肺，造成呼吸道疾病，影响人们的健康。随着空气污染的加剧，人们对于空气净化的需求也越来越紧迫，随着人们生活水平的提高，人们越来越关心居住空间、办公场所、交通工具、休闲消费场所等室内环境的质量问题。在室内空间以及家具、墙壁、地板、沙发、橱柜上喷晒空气净化液，可以快速除去空气中污染物，提供健康的居住环境。目前已有各种主要针对空气中的甲醛的空气净化液，根据作用机制主要有：一是氧化型，主要成分与消毒液相似，如添加二氧化氯、次氯酸钠、亚氯酸钠等各种氧化剂，利用氧化剂的强氧化性将甲醛氧化除去，这类净化液存在强氧化性的安全问题，可能对人体和家具等用具造成伤害和损害；二是光催化型，是将二氧化钛等光催化剂分散在水中得到的，优点是长效性好；缺点是净化速度慢，还可能有有害中间产物生成，并且会对家具如漆面等造成损害；三是吸附型，可快速吸附各种污染物，但由于存在于水中的吸附剂喷晒后自然干燥，存在吸附能力较差、气温升高或污染物浓度下降时再脱附释放等不足；四是吸收反应型，利用净化液中的组分对污染物快速吸收并通过各种作用固定污染物，这些作用一般不是将污染物化学转化成无害物质，存在再释放的可能性。多孔纳米材料是一类重要的多孔材料，它的孔径范围在1-100nm，由于孔道细小，多孔纳米材料是纳米材料的一个重要分支，这类材料具有大比表面积、高孔隙率、高穿透性、可组装性、高吸附性，因而广泛应用于离子交换、分离、催化、传感器、生物分子分离与纯化等领域，将多孔纳米材料应用在空气净化方面具有积极地意义，因此制备出一种在空气净化方面具有优异效果的多孔纳米材料是研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多孔纳米材料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多孔纳米材料，由以下重量份的原料制备而成：偶氮类化合物10-20份、树状聚合物20-40份、功能性纳米材料30-50份、荧光共轭聚合物5-10份和去离子水80-100份。进一步地，偶氮类化合物的结构式为：其中，R1、R2、R3和R4为烷基、酯基、羟基、羧基或氨基中的任意一个，R5为酯基、羟基、羧基、氨基、氰基或酰胺基中的任意一个。偶氮类化合物在室温下可以分解产生叔丁基自由基电子，用烷基、酯基、氰基、羧基、羟基、氨基、酰胺基等对偶氮类化合物进行修饰后，偶氮类化合物产生的叔丁基自由基电子可以较稳定的存在，叔丁基自由基电子容易和空气中的氧气分子结合产生负氧离子，产生的负氧离子可以和空气中的甲醛、甲苯等有害气体反应，实现有毒气体的彻底分解，并可在5-10min内将空间内的负氧离子浓度提升至10万个/cm3左右。进一步地，树状聚合物为二代、三代聚酰胺-胺树枝型聚合物中的一种或多种。树枝型聚合物也称树枝型高分子，它是一类围绕中心核，外围可修饰大量官能团的聚合物。分子本身具有纳米尺寸和分子内存在尺寸较大的空腔(笼状结构)等特点。树枝型聚合物每生长一代便具有一层结构，这种类核壳结构使分子内具有一定的空腔，这些空腔的存在有利于吸收和吸附甲醛、甲苯等小分子物质，从而起到净化居室环境的作用。进一步地，三代聚酰胺-胺树枝型聚合物的结构式为：二代、三代聚酰胺-胺树枝型聚合物具大量亲水的氨基和空腔(笼状)结构，偶氮类化合物附着在二代、三代聚酰胺-胺树枝型聚合物载体上，分散在二代、三代聚酰胺-胺树枝型聚合物的空腔内。二代、三代聚酰胺-胺树枝型聚合物与偶氮类化合物的结合，使得有毒气体彻底分解，提高净化效率。进一步地，荧光共轭聚合物为吡啶基卟啉、苯基卟啉、亚甲蓝、甲苯胺蓝、血卟啉、二氢卟吩或聚3-(1，4-二氧杂-6-溴化三甲胺基-己烷基)噻吩-co-3-(1，4，7-三氧杂-辛烷基)噻吩中的任意一种。荧光共轭聚合物是由许多吸光单元通过共轭而组成的，因而具有极强的捕光能力，水溶性荧光共轭聚合物与细菌、真菌和病毒等表面结合，能够作为光敏材料在白光照射下产生单线态氧达到杀菌的效果。进一步地，聚3-(1，4-二氧杂-6-溴化三甲胺基-己烷基)噻吩-co-3-(1，4，7-三氧杂-辛烷基)噻吩的结构式为：其中，m1为1-20，m2为1-20。进一步地，功能性纳米材料为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米硫化锌、纳米银、纳米氧化石墨烯中的一种或多种。进一步地，纳米氧化石墨烯为直径为5-100nm的氧化石墨烯，纳米氧化石墨烯为原子层数为1-20层的氧化石墨烯。在氧化石墨烯片层上组装荧光共轭聚合物，极大地提高了吸附PM2.5的效率，同时，实现了在净化空气的过程中杀灭有害菌。一种多孔纳米材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)按配比分别称取偶氮类化合物、树状聚合物、功能性纳米材料、荧光共轭聚合物和去离子水；(2)将步骤(1)中称取的去离子水、偶氮类化合物和树状聚合物依次放入高速混合机中进行混合，得第一混合料，然后再向高速混合机中放入步骤(1)中称取的功能性纳米材料和荧光共轭聚合物，并继续混合，得第二混合料；(3)将步骤(2)所得的第二混合料经过超声处理,然后将其放入水热反应釜中进行反应，反应结束后，自然冷却至室温，离心分离，用水和乙醇洗涤，在恒温干燥箱中进行干燥；(4)将步骤(3)所得的产物置于管式炉中，在氮气气氛下，经过高温烧结，然后，冷却至室温，得到多孔纳米材料。作为优化，一种多孔纳米材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)分别称取10-20份偶氮类化合物、20-40份树状聚合物、30-50份功能性纳米材料、5-10份荧光共轭聚合物和80-100份去离子水；(2)将步骤(1)中称取的去离子水、偶氮类化合物和树状聚合物依次放入高速混合机中，在转速为1000-2000r/min下混合3-5min，得第一混合料，然后再向高速混合机中放入步骤(1)中称取的功能性纳米材料和荧光共轭聚合物，并继续在转速为1000-2000r/min下混合15-25min，得第二混合料；(3)将步骤(2)所得的第二混合料超声处理5-10min,然后将其放入水热反应釜中，在200-250℃下反应10-18h，反应结束后，自然冷却至室温，离心分离，用热的水和乙醇洗涤，在温度为80-100℃的恒温干燥箱中干燥8-12h；(4)将步骤(3)所得的产物置于管式炉中，在空气气氛下，以3-5℃/min的升温速率加热至300-500℃，保温3-5h，然后，以2-3℃/min的降温速率冷却至室温，得到多孔纳米材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：一是本专利技术一种多孔纳米材料的制备工艺简单，方便易行，制备所得的多孔纳米材料具备吸附、抗菌、除异味、去甲醛等功能，不仅能净化甲醛、TVOCs等有毒气体，而且还能消除H2S等异味，降低密闭室内空间的CO2，其对人体安全，对物件没有损害；二是本专利技术一种多孔纳米材料产生的负氧离子可以和空气中的甲醛、甲苯有有害气体反应，实现有毒气体的彻底分解，并可在5-10分钟内将空间内的负氧离子浓度提升至10万个/cm3左右；三是本专利技术一种多孔纳米材料中的树枝型聚合物具大量亲水的氨基和空腔(笼状)结构，偶氮类化合物附着在树枝型聚合物载体上，分散在树枝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔纳米材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：偶氮类化合物10‑20份、树状聚合物20‑40份、功能性纳米材料30‑50份、荧光共轭聚合物5‑10份和去离子水80‑100份。

【技术特征摘要】
1.一种多孔纳米材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：偶氮类化合物10-20份、树状聚合物20-40份、功能性纳米材料30-50份、荧光共轭聚合物5-10份和去离子水80-100份。2.根据权利要求1所述的一种多孔纳米材料，其特征在于，所述偶氮类化合物的结构式为：其中，R1、R2、R3和R4为烷基、酯基、羟基、羧基或氨基中的任意一个，R5为酯基、羟基、羧基、氨基、氰基或酰胺基中的任意一个。3.根据权利要求2所述的一种多孔纳米材料，其特征在于：所述树状聚合物为二代、三代聚酰胺-胺树枝型聚合物中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的一种多孔纳米材料，其特征在于，所述三代聚酰胺-胺树枝型聚合物的结构式为：5.根据权利要求4所述的一种多孔纳米材料，其特征在于：所述荧光共轭聚合物为吡啶基卟啉、苯基卟啉、亚甲蓝、甲苯胺蓝、血卟啉、二氢卟吩或聚3-(1，4-二氧杂-6-溴化三甲胺基-己烷基)噻吩-co-3-(1，4，7-三氧杂-辛烷基)噻吩中的任意一种。6.根据权利要求5所述的一种多孔纳米材料，其特征在于，所述聚3-(1，4-二氧杂-6-溴化三甲胺基-己烷基)噻吩-co-3-(1，4，7-三氧杂-辛烷基)噻吩的结构式为：其中，m1为1-20，m2为1-20。7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种多孔纳米材料，其特征在于：所述功能性纳米材料为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米硫化锌、纳米银、纳米氧化石墨烯中的一种或多种。8.根据权利要求7所述的一种多孔纳米材料，其特征在于：所述纳米氧化石墨烯为直径为5-100nm的氧化石墨烯，所述纳米氧化石墨烯为原子层数为1-20层的氧化石墨烯。9.一种多孔纳米材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：(1)按配比分别称取偶氮类...

【专利技术属性】
技术研发人员：王跃，
申请(专利权)人：苏州逸纪杰电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32