一种复合气凝胶及其制备方法和应用技术

一种复合气凝胶及其制备方法和应用，称取相应质量的柠檬酸、MnCl2·

【技术实现步骤摘要】
一种复合气凝胶及其制备方法和应用
[0001]

[0002]本专利技术涉及空气净化领域，具体涉及一种常温催化分解甲醛兼具杀菌功能的复合气凝胶及其制备方法和应用。
[0003]
技术介绍

[0004]近年来，随着人们生活水平的提高以及健康意识的增强，人们对建筑物的室内空气品质越来越关注。室内空气中甲醛的来源繁多，受限于室内装饰技术、材料生产工艺和成本，目前还无法制备出不含甲醛的家装材料，导致甲醛多存在于家装材料以及部分日用品中，除了甲醛危害，细菌和真菌等微生物在室内繁殖污染空气，室内杀菌成为人们关心的问题。目前，甲醛净化处理的方法很多，一种重要且普遍应用的方法是用空气净化器来净化甲醛，空气净化器所用的甲醛过滤网是将催化材料负载在多孔载体颗粒材料表面，再将颗粒材料填入蜂窝状骨架材料中，为了保证风阻小又不会脱落，所使用的多孔载体材料要求必须是比较大的颗粒，这样净化效果就会受到影响，同时这类材料只净化甲醛不能杀菌，需要杀菌时又得另外复合一层杀菌材料，这样过滤网的阻力增加，同时增加了成本。传统以沸石、硅胶、氧化铝、活性碳等多孔吸附材料为载体，将具有催化氧化甲醛功能的贵金属材料和稀土金属材料、及具有杀菌功能的含银、锌或铜的物质按一定比例负载在所述的载体材料上，沸石、硅胶、氧化铝、活性碳等载体仅仅在很短时间内达到吸附饱和，贵金属材料成本高昂，所以设计并研制出新型复合功能催化材料是解决以上缺陷的关键，对实现既能降解甲醛又能抑菌具有重大的实际意义。
[0005]
技术实现思路

[0006]解决的技术问题：针对市面上催化剂吸附饱和，利用率低，价格昂贵等问题，本专利技术提供一种复合气凝胶及其制备方法和应用，该材料不同于传统的吸附材料，其与甲醛之间发生催化反应，而非简单的物理吸附。该凝胶具有大比表面积和高孔隙率，提高了催化氧化性能，锰和钴在氧化铈载体上获得了极高的分散度，同时稀土金属
‑
抑菌金属
‑
载体相互作用使催化剂表面氧物种的活性大大增加，这是复合气凝胶具有室温催化氧化甲醛活性的两个重要原因。金属离子Co
2+
（Zn、Ni、Cu）接触到微生物的细胞膜时，因细胞膜带负电荷而与金属离子发生库伦吸引，导致金属离子穿透细胞膜，进入微生物体内，与微生物体内蛋白质上的巯基发生反应，破坏微生物体内的酶，干扰微生物DNA的形成，从而达到杀灭微生物的目的。锰钴铈催化中心产生羟自由基和活性氧离子，通过羟自由基和活性氧离子的强氧化还原能力来进行杀菌抑菌。最后通过有机氯改性，弥补了金属离子只能作用于细胞膜的问题，在细胞结构上真菌会比细菌多一层细胞壁。钴离子要达到防霉效果，必须穿过细胞壁和细胞膜两层结构才能进入到霉菌体内发挥杀菌作用，这样无机抑菌金属与有机氯的结合，
作用于空气净化更广泛。
[0007]技术方案：一种复合气凝胶制备方法，制备步骤为：（1）根据摩尔比n(柠檬酸): n(Mn): n(Ce): n(Co): n(EtOH)= 1: 1: ( 0.5~0.8): (0.2~0.5): (45~55)，称取相应质量的柠檬酸、MnCl2·
4H2O、Ce(NO3)2·
6H2O、CO(NO3)2·
6H2O及无水乙醇搅拌至澄清备用，记为溶液A；（2）于30℃水浴中，向溶液A中加入与柠檬酸摩尔比为1: (12~15)的1，2环氧丙烷，搅拌均匀后，静置得湿凝胶；（3）将湿凝胶完全浸没于无水乙醇中，并在50℃条件下老化24~72 h，随后倾倒上清液，并用异丙醇置换，次数不少于3次；（4）将去上清液的凝胶进行烘干，最后置于500℃下焙烧3h，即得Ce1‑
x
Co
x
O
n
‑
MnO2复合气凝胶；（5）称取二氯辛基异噻唑啉酮（DCOIT）溶解于无水乙醇，记为溶液B，并将焙烧后的复合气凝胶浸渍于溶液B中24h，所述Ce1‑
x
Co
x
On
‑
MnO2复合气凝胶、二氯辛基异噻唑啉酮（DCOIT）与无水乙醇质量比为1: (0.45~1.8):(5~6)，最后通过烘干，即得复合气凝胶。
[0008]优选的，步骤（1）所述摩尔比n(柠檬酸): n(Mn): n(Ce): n(Co): n(EtOH)= 1: 1: 0.8: 0.2: 51。
[0009]优选的，步骤（2）所述柠檬酸、1，2环氧丙烷摩尔比为1:14，所述静置凝胶时间为5~30min。
[0010]优选的，步骤（3）所述老化时间为48h；所述异丙醇三次置换时间不少于12h。
[0011]优选的，步骤（4）所述烘干温度为80 ℃，烘干时间为12h。
[0012]优选的，步骤（5）所述Ce1‑
x
Co
x
On
‑
MnO2复合气凝胶、二氯辛基异噻唑啉酮（DCOIT）与无水乙醇质量比为1: 0.6: 5.79。
[0013]优选的，步骤（5）所述述烘干温度为60℃，烘干时间为20h。
[0014]上述制备方法制得的复合气凝胶。
[0015]上述复合气凝胶在制备常温催化分解甲醛和杀菌功能材料中的应用。
[0016]有益效果：1.本专利技术复合气凝胶不同于传统的吸附材料，锰和钴在氧化铈载体上获得了极高的分散度，同时稀土金属
‑
抑菌金属
‑
载体相互作用使催化剂表面氧物种的活性大大增加，从而更好的催化氧化甲醛。2.金属离子Co
2+
接触到微生物的细胞膜时，因细胞膜带负电荷而与金属离子发生库伦吸引，导致金属离子穿透细胞膜，破坏微生物体内的酶，干扰微生物DNA的形成。3.气凝胶活性氧是金属离子催化微生物活性中心，产生羟自由基和活性氧离子，通过羟自由基和活性氧离子的强氧化还原能力来进行杀菌抑菌和更好的催化氧化甲醛。4.本专利技术通过对材料表面氯改性，弥补了Co金属离子只能作用于细胞膜的问题，在细胞结构上真菌会比细菌多一层细胞壁。
[0017]附图说明
[0018]图1为实施例1，实施例2，实施例3，实施例4复合气凝胶活性检测示意图，探索了氯改性气凝胶催化氧化甲醛的影响；图2为实施例1，实施例2，实施例3，实施例4改性后复合气凝胶对大肠杆菌，葡萄球菌，枯草杆菌的抑制效果图。
[0019]具体实施方式
[0020]以下通过结合具体实施例进一步对本专利技术进行详述，但本专利技术并不限于此。
[0021]实施例1（1）称取MnCl2•
4H2O，Ce(NO3)2•
6H2O，CO(NO3)2•
6H2O，柠檬酸溶于30mL无水乙醇中，其中摩尔比n(柠檬酸): n(Mn): n(Ce): n(Co): n(EtOH)= 1: 1: 0.8: 0.2: 51，搅拌均匀备用，记为溶液A；（2）在30℃水浴锅下向溶液A加入10mL的环氧丙烷诱导剂，静置得湿凝胶；（3）向湿凝胶中加入20mL无水乙醇，使凝胶完全浸渍于溶剂中，并在50 ℃条件下老化48 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合气凝胶制备方法，其特征在于，制备步骤为：（1）根据摩尔比n(柠檬酸): n(Mn): n(Ce): n(Co): n(EtOH)= 1: 1: ( 0.5~0.8): (0.2~0.5): (45~55)，称取相应质量的柠檬酸、MnCl2·
4H2O、Ce(NO3)2·
6H2O、CO(NO3)2·
6H2O及无水乙醇搅拌至澄清备用，记为溶液A；（2）于30℃水浴中，向溶液A中加入与柠檬酸摩尔比为1: (12~15)的1，2环氧丙烷，搅拌均匀后，静置得湿凝胶；（3）将湿凝胶完全浸没于无水乙醇中，并在50℃条件下老化24~72 h，随后倾倒上清液，并用异丙醇置换，次数不少于3次；（4）将去上清液的凝胶进行烘干，最后置于500℃下焙烧3h，即得Ce1‑
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Co
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MnO2复合气凝胶；（5）称取二氯辛基异噻唑啉酮（DCOIT）溶解于无水乙醇，记为溶液B，并将焙烧后的复合气凝胶浸渍于溶液B中24h，所述Ce1‑
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Co
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On
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MnO2复合气凝胶、二氯辛基异噻唑啉酮（DCOIT）与无水乙醇质量比为1: (0.45~1.8):(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈英文，钱静玉，范梦婕，刘济宁，
申请(专利权)人：南京朗科环保科技有限公司江苏远世景环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：