一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网，所述光热催化空气净化玻璃纤维滤网的组分为：钴基氧化物复合纳米颗粒(6～12wt％)，粘结体系(3～9wt％)以及超细玻璃纤维棉(79～91wt％)。本发明专利技术还公开了净化滤网的制备方法，首先通过湿法造纸工艺将包含石墨烯种子层和粘结改性体系的超细玻璃纤维棉成型制备出玻璃纤维滤纸，再经过沉淀方法原位生长引入钴基氧化物复合纳米级颗粒，然后将制得的玻璃纤维滤纸经过打折机的打折处理，酸洗刻蚀制。本发明专利技术制备的材料具有低温催化氧化降解有害气体和低功率可见光条件下的细菌微生物消杀灭活的功能，在高密度挥发性气相净化领域有广泛的应用前景。广泛的应用前景。广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网及制备方法


[0001]本专利技术属于复合功能材料
，具体涉及一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网及制备方法。

技术介绍

[0002]目前，室内挥发性气体有害气体和细菌微生物对人类健康的威胁主要表现在以下几个方面：VOCs分子具有刺鼻性气味或恶臭味，可引起人们感官的不适应如恶心、头痛、抽搐、昏迷等症状，严重影响人们的日常生活。细菌微生物自身具有毒性，可导致神经系统、内分泌系统、血液循环系统、呼吸系统、泌尿系统的病变。鉴于有害气体和细菌微生物对环境和人体健康产生的巨大危害，对空气的治理势在必行。光热催化氧化法是一种经典的气固非均相催化反应，借助催化剂的作用降低化学反应的活化能，同时反应物分子吸附到催化剂的表面，与催化剂表面的活性氧分子发生深度氧化还原反应，从而提高了反应速率，使有机污染物在较低的温度下能够进行光热催化氧化，活性氧最终将污染物转换为无害物质CO2和H2O。由于针对催化氧化的钴基氧化物材料常用作单一的纳米粉体，不利于回收且容易造成二次环境破坏，并且单一的钴氧化物的催化性能不高。因此，此专利技术基于一种沉淀刻蚀的方法在耐高温的超细玻璃纤维上引入钴基氧化物颗粒得到具有低温光热催化氧化降解VOCs能力和抗菌抑菌能力的滤网，并通过石墨烯的引入提高滤网的催化氧化活性，加速实现对有害挥发气体和空气中细菌微生物的处理工艺优化。

技术实现思路

[0003]针对本专利技术目的是针对现有技术的不足，提供一种玻璃纤维滤网负载钴基氧化物复合材料及其制备方法和应用，该滤网对甲苯表现出高效的催化降解活性，对大肠杆菌高效的灭活能力，可大面积生产，使用寿命长，过滤效率高且制备方法简单易操作。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网，组成为：6～12wt％钴基氧化物纳米颗粒，3～9wt％粘结体系，其余组分为超细玻璃纤维棉79～91wt％，三种原料总和是100％。
[0006]优选的，所述超细玻璃纤维棉组成为：SiO2：56.5～66.5wt％，Al2O3：2.5～7.5wt％，MgO：4.5～8.5wt％，CaO：1.5～4.5wt％，B2O3：3～6.5wt％，Fe2O3+ZnO+BaO：4.5～7.5wt％，碱金属氧化物R2O(Na2O+K2O)：8～10.5wt％；
[0007]优选的，所述粘结体系由粘结剂和改性剂组成；
[0008]优选的，所述粘结剂为纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液和改性酚醛树脂中尿素改性酚醛树脂、聚氨酯改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂中的一种或几种，质量为占可见光光催化空气净化玻璃纤维滤芯的总质量的2～5％；
[0009]优选的，所述改性剂为KH550、KH560、KH792硅烷偶联剂中的一种或几种，质量为可见光光催化空气净化玻璃纤维滤芯的总质量量的1～4％；
[0010]优选的，所述钴基氧化物材料，空心球体或空心立方或多面体形貌，均为介孔结
构，其它过渡金属的添加或掺杂能够有效的改变单组分金属氧化物的结构，提高其催化氧化活性，钴基氧化物复合纳米级颗粒含量占VOCs气相降解用的钴基氧化物超细玻璃纤维滤网的总重量的6～12wt％；
[0011]优选的，其特征在于，所述钴基氧化物材料的制备方法为：共沉淀法；
[0012]一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网的制备方法，包括以下步骤：
[0013](1)配置钴基氧化物复合催化氧化颗粒前驱体A、B、C溶液；
[0014](2)选择两种及以上不同直径的玻璃纤维棉，通过纤维解离器将选取的玻璃纤维棉放入石墨烯A种子溶液中搅打和分散成均匀的浆料；
[0015](3)将浆料输送至成型造纸机进行湿法成型，然后将成型的湿纸浸渍于粘结体系中，再进行烘干处理；
[0016](4)将制得的玻璃纤维滤网放入C液充分浸润处理，同时将将B溶液缓慢滴加C液中，搅拌半小时后老化一段时间进行共沉淀，确保在每一根玻璃纤维原位生长锰钴基氧化物复合材料；
[0017](5)将负载锰钴基氧化物复合颗粒的玻璃纤维滤纸通过酸洗刻蚀，干燥退火处理制得具有高效催化降解VOCs的空气净化玻璃纤维滤纸，然后将制得的玻璃纤维滤芯经过打折机的打折处理，最终制得具有低温催化氧化的气相净化玻璃纤维滤网。
[0018]优选的，步骤(1)中钴基复合颗粒钴源包括：钴氰化钾，醋酸钴，硝酸钴其中的一种或几种。
[0019]优选的，步骤(1)中钴基复合颗粒其他金属包括：锰类氧化物，铁类氧化物，镍类氧化物其中的一种或几种。
[0020]优选的，步骤1钴基氧化物超细玻璃纤维滤网复合催化氧化颗粒前驱体溶液的方法步骤如下：A液：1
‑
10mg/mL的石墨烯种子层溶液；B液：称取钴源和其他金属氧化物源配置1
‑
10Mmol前驱体60ml水和乙醇；C液：称取碳酸氨配置1
‑
10Mmol碱基沉淀前驱体水溶液90ml；
[0021]优选的，步骤(2)所述玻璃纤维棉的直径正态分布与0.6～4μm之间，平均纤维直径为2.2μm，超细玻璃纤维棉的纤维长度正态分布在15～30mm，平均纤维长度为20mm；
[0022]忧选的，步骤(2)所述纤维解离器的打浆转速在5000～12000转/分钟，浆料浓度为5～10wt％，浆料pH值为3.0～5.0；
[0023]优选的，步骤(3)所述烘干处理为在100～115℃的烘板上烘制5
±
1min；
[0024]优选的，步骤(4)中搅拌时间为10
‑
60min，沉淀时间为1
‑
12h；
[0025]优选的，步骤(5)中酸洗溶液为0.1
‑
1mol/L的盐酸溶液，刻蚀时间为10
‑
60min。
[0026]优选的，步骤(5)中干燥退火条件为200℃～400℃退火30
‑
60min。
[0027]本专利技术的有益效果：
[0028]1、本专利技术通过球类钴基氧化物基催化氧化材料在每一根超细玻璃纤维上包覆性紧密、有效提高纳米粉体的分散性问题，使得最后制备出的钴基氧化物超细玻璃纤维滤网催化氧化性能更加优异，使用寿命更长；并且能同时实现对有害气体和细菌微生物的降解作用，扩大滤网的使用范围。
[0029]2、本专利技术通过钴基氧化物催化氧化材料的原位生长在玻璃纤维表面。一方面通过其它金属引入跟钴复合，金属氧化组分间的协同作用提高催化性能，同时石墨烯的引入能
够有效提高光生电子对的分离，以此达到低温条件下对室内VOCs气体和细菌微生物的光热催化氧化活性。
[0030]3、本专利技术通过钴基氧化物的引入，空心结构对于催化氧化降解VOCs的性能有较大的提升，并通过沉淀刻蚀的方法也极大简化工艺流程，同时介孔钴基氧化物中氧缺陷Ox的增加能增大对空气中的氧的吸附，进一步将氧气活化为活性氧物种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网及制备方法，其特征在于，所述低温催化氧化的玻纤滤网包括：6～12wt％锰钴基氧化物复合纳米颗粒，3～9wt％粘结体系，其余组分为超细玻璃纤维棉79～91wt％。2.根据权利要求1所述的一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网，其特征在于，所述超细玻璃纤维棉组成为：SiO2：56.5～66.5wt％，Al2O3：2.5～7.5wt％，MgO：4.5～8.5wt％，CaO：1.5～4.5wt％，B2O3：3～6.5wt％，Fe2O3+ZnO+BaO：4.5～7.5wt％，碱金属氧化物R2O(Na2O+K2O)：8～10.5wt％。3.根据权利要求1所述的一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网，其特征在于，所述超细玻璃纤维棉的纤维直径正态分布与0.6～4μm之间，平均纤维直径为2.2μm，超细玻璃纤维棉的纤维长度正态分布在15～30mm，平均纤维长度为20mm。4.根据权利要求1所述的一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网，其特征在于，所述空气净化玻璃纤维滤网，其基体为超细玻璃纤维，通过沉淀刻蚀的方法原位生长引入锰钴基氧化物纳米颗粒。5.根据权利要求1所述的一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网，其特征在于，所述钴基氧化物纳米颗粒可以通过沉淀刻蚀法一步在基体超细玻璃纤维合成，极大程度节省工艺时间，解决催化氧化颗粒难回收易污染的问题。6.根据权利要求1所述的一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网，其特征在于，因为钴基氧化物纳米颗粒拥有良好的VOCs吸附能力和晶格氧储存和移动能力，有利于提高对VOCs的催化降解能力。7.根据权利要求1所述的一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网，其特征在于，所述超细玻璃纤维棉构成三维网状多孔结构，不同直径的超细玻璃纤维交叉重叠。8.根据权利要求1所述的一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网，其特征在于，所述粘结体系由粘结剂和改性剂按照不同比例混合组成。9.根据权利要求1所述的粘结体系，其特征在于所述粘结剂为纯丙乳液、硅丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液和改性酚醛树脂中尿素改性酚醛树脂、聚氨酯改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂中的一种或几种，质量为占钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网总质量的2～5％。10.根据权利要求1所述的粘结体系，其特征在于所述改性剂为KH550、KH560、KH792硅烷偶联剂中的一种或几种，质量为钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网的总质量的1～4％。所述改性剂的作用为了提高钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网的抗水性，延长使用寿命。11.根据权利要求1所述的一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网，其特征在于，所述钴基氧化物材料为空心球体或空心立方或多面体形貌，均为介孔结构，其它过渡金属的添加或掺杂能够有效的改变单组分金属氧化物的结构，提高其催化氧化活性，钴基氧化物复合纳米级颗粒含量占VOCs气相降解用的钴基氧化物超细玻璃纤维滤网的总重量的6～12wt％。12.一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，配置钴基氧化物催化氧化颗粒前驱体A、B、C溶液；步骤2，选择两种及以上不同直径的玻璃纤维棉，通过纤维解离器将选取的玻璃纤维棉
放入石墨烯A种子溶液中搅打和分散成均匀的浆料；步骤3，将浆料输送至成型造纸机进行湿法成型，然后将成型的湿纸浸渍于粘结改性体系中，再进行烘干处理；步骤4，将制得的玻璃纤维滤网放入C液充分浸润处理，同时将将B溶液缓慢滴加C液中，搅拌确保在每一根玻璃纤维原位生长沉淀钴基氧化物复合材料；步骤5，将负载锰钴基氧化物复合颗粒的玻璃纤维滤纸通过酸洗刻蚀，干燥退火处理制得具有高效催化降解挥发性气体的空气净化玻璃纤维滤纸，然后将制得的玻璃纤维滤芯经过打折机的打折处理，最终制得具有低温催化氧化的气相净化玻璃纤维滤网。13.根据权利要求12所述的一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网，其特征在于，所述钴基氧化物为A、B、C两类。A类为石墨烯类，B类为钴基氧化物，C类为其他金属氧化物，如锰，铁，镍其中的一种或几种，A、B、C三类占钴基氧化物超细玻璃纤维滤网的总重量的6～12wt％。14.根据权利要求12所述的一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网的制备方法，其特征在于，步骤1的钴基氧化物前驱体溶液钴源为氯化钴，醋酸钴，硝酸钴其中的一种或几种。15.根据权利要求12所述的一种钴基氧化物超细玻璃纤维气相净化滤网的制备方法，其特征在于，步骤1的其他金属为锰类氧化物，铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾和平，翟福强，胡梦云，李璐，罗永以，
申请(专利权)人：重庆文理学院华东师范大学云南华谱量子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：