用于除臭的碳纳米球制造技术

本发明专利技术公开了一种用于除臭的碳纳米球，其由具有球形空心的多孔碳壳层组成。将选自由过渡金属、过渡金属氧化物和碱金属盐组成的组中的至少一种金属浸渍到该壳层中。这种用于除臭的碳纳米球可以吸附多种恶臭物质，同时具有良好的除臭性能。因此，当碳纳米球用作除臭剂，应用于各种日用品或住宅、办公室、工业设备及其它多种散发臭味的环境时，可通过捕获和溶解恶臭物质而达到良好的除臭效果。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于除臭的碳纳米球，更具体地，本专利技术涉及一种金属浸渍的碳纳米球，该碳纳米球是由具有球形空心的多孔碳壳层组成，并且被用于除臭。
技术介绍
一般而言，各种不良气味是产生自日用品如冰箱、空调、尿布、卫生带、香烟、鞋柜、衣柜以及日常生活场所如卧室、盥洗室和车库。另外，不良气味也可产生自机动车以及工业装置如垃圾处理场、废水处理厂和工厂的废气。产生不良气味的代表性材料如下甲硫醇、甲硫醚、二甲基二硫醚、硫化氢、氨、三甲胺、乙醛、一氧化氮、一氧化二氮、苯乙烯等等。同样，为了消除这些不良气味，人们已经开发了各种除臭剂。近来，提出了一种用于制备碳纳米球的方法，该碳纳米球是由具有球形空心的多孔碳壳层组成(Adv.Mater.2002，14，no.1，January4)。这种碳纳米球与传统活性碳除臭剂相比，其优点在于可以吸附更多种类的恶臭物质。然而，这种碳纳米球具有一定局限性，即在它吸附一定量的恶臭物质后，就不会吸附更多的恶臭物质。另外，上述碳纳米球在除臭方面存在一个有限容量。
技术实现思路
为了解决现有技术的上述缺点，因此，本专利技术的目的在于提供一种碳纳米球，该碳纳米球具有极好的除臭性能，并且能吸附多种恶臭物质。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于除臭的碳纳米球，该纳米球包括具有球形空心的多孔碳壳层，其中，将选自由过渡金属、过渡金属氧化物和碱金属盐组成的组中的至少一种金属浸渍到该壳层中。优选地，过渡金属是选自由铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、镍(Ni)、钴(Co)、银(Ag)、金(Au)、钒(V)、钌(Ru)、钛(Ti)、铬(Cr)、锌(Zn)和钯(Pd)组成的组中的一种，而碱金属盐是选自由溴化钠(NaBr)、碘化钠(NaI)、溴化钾(KBr)、碘化钾(KI)和碘酸钾(KIO3)组成的组中的一种。附图说明在以下参照附图的详细描述中，将本专利技术优选实施例的这些和其它特征、方面和优点进行了更为全面的描述。在附图中图1是说明根据本专利技术的用于制备除臭用碳纳米球的方法的示意图；以及图2和图3是示出根据本专利技术的除臭用碳纳米球对氨和甲硫醇的除臭效果曲线图。具体实施例方式在下文中，将本专利技术的实施例进行描述，然而，本专利技术并不局限于以下实施例，而在本专利技术的范围内能够以不同方式进行修改。本专利技术的碳纳米球具有包括空心和多孔壳层的球状碳结构。对于壳层，浸渍过渡金属、过渡金属氧化物、碱金属盐或其混合物。壳层中形成的介孔不仅可以吸附各种恶臭物质，还可以化学吸附和破坏恶臭物质而用以除臭。本专利技术的这种用于除臭的碳纳米球与韩国公开专利出版物第1999-80808号披露的浸渍活性碳相比，具有更优良的除臭性能。换而言之，由于活性碳具有微孔，当将除臭材料进行浸渍时，这些孔可能被阻塞而消弱其除臭性能。然而，由于本专利技术的用于除臭的碳纳米球在壳层中具有介孔，诸如此类的问题就不会出现。另外，由于恶臭物质在本专利技术的用于除臭的碳纳米球的空心中被捕获，明显不同于浸渍活性碳，因此恶臭物质与壳层内表面浸渍除臭材料之间可能有足够的接触时间。另外，当由除臭材料所产生的分解产物被散发到外部时，本专利技术的碳纳米球可以防止所造成的二次污染。参照图1，将根据本专利技术的用于制备除臭用碳纳米球的方法的首先，制备球形二氧化硅核心1。二氧化硅核心1可以根据公知的Stober法(Stober，W.；Fink，A.；Bohn，E.J.Colloid Inter.Sci.1968，26，62)由二氧化硅前体如硅酸四甲酯和硅酸四乙酯制得。二氧化硅核心直径优选10～1,000纳米(nm)。随后，在溶剂中，通过利用二氧化硅前体和表面活性剂，在二氧化硅核心1的表面上生成壳层2，例如，该表面活性剂是表达为以下化学式1的烷基三甲氧基硅烷、表达为以下化学式2的烷基三乙氧基硅烷、表达为以下化学式3的烷基三甲基卤化铵、表达为以下化学式4的烷基聚氧乙二醇、以及表达为以下化学式5的甘油乙氧基化物。化学式1R1R2R3R4Si(OCH3)3在化学式1中，R1、R2和R3是甲基，而R4是碳数为12至22的烷基。化学式2R1R2R3R4Si(OC2H5)3在化学式2中，R1、R2和R3是乙基，而R4是碳数为12至22的烷基。化学式3R1R2R3R4NX在化学式3中，R1、R2和R3独立地是甲基或乙基，R4是碳数为12至22的烷基，而X是卤素。化学式4R(OCH2CH2)nOH在化学式4中，R是碳数为12至22的烷基，而n是3至20之间的整数。化学式5CH2(CH2O)n1HCH(CH2O)n2HCH2(CH2O)n3H在化学式5中，n1、n2和n3独立地是4至20之间的整数。其次，具有壳层的产物进行选择性过滤，并且在如500～600℃下进行焙烧，以便去除表面活性剂组分。然后，得到具有二氧化硅壳层3的颗粒10，其中介孔在表面活性剂去除位置形成并具有特定大小。可以通过改变表面活性剂种类、二氧化硅前体的种类及分子比来控制介孔(mesoporous pore)的大小和壳层的厚度。优选地，多孔碳壳层厚度为50～500纳米。接着，将能够形成聚合物的单体11如丙烯腈、苯酚甲醛以及二乙烯基苯注入壳层内的介孔内。其后，将单体进行聚合以形成碳前体并形成含有二氧化硅壳层的颗粒10。优选地，单体利用缩聚或自由基聚合反应进行聚合。另外，在自由基聚合反应中，单体与自由基引发剂充分混合并注入二氧化硅颗粒的介孔中，然后根据单体的特征聚合。此时，就自由基引发剂而言，可使用如偶氮二异丁腈(AIBN)、过氧化乙酸叔丁酯、过氧化苯甲酰、过氧化乙酰、以及月桂基过氧化物。这种聚合反应在本领域是公知的，优选地在60～130℃下进行聚合反应12小时，以制造含有聚合物的二氧化硅结构。然后，含有聚合物(或，碳前体)的二氧化硅结构，在氮气气氛中，在约1,000℃下处理，使二氧化硅结构含有碳化聚合物13。其后，通过氢氟酸溶液或氢氧化钠/乙醇混合溶液蚀刻碳化的二氧化硅结构，而得到球形的碳纳米球20和多孔碳壳层，该碳纳米球具有球形空心15。其后，根据本专利技术，将碳纳米球20浸入由过渡金属、过渡金属氧化物、碱金属盐或其混合物组成的溶液中，并在室温下浸泡2～3天，然后过滤并在70～110℃下干燥，以得到金属浸渍的碳纳米球。就可被用来浸渍壳层的过渡金属或过渡金属氧化物而言，可以使用铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、镍(Ni)、钴(Co)、银(Ag)、金(Au)、钒(V)、钌(Ru)、钛(Ti)、铬(Cr)、锌(Zn)和钯(Pd)或它们的氧化物。就碱金属盐而言，也可以使用溴化钠(NaBr)、碘化钠(NaI)、溴化钾(KBr)、碘化钾(KI)和碘酸钾(KIO3)。一定浸渍量的金属可通过改变溶液中金属浓度或渗透时间来控制，优选地，以用于除臭的碳纳米球的总重量为基准，金属含量为0.01～30wt％(重量)。根据本专利技术的金属浸渍的碳纳米球可以提供有上述金属中的一种或多种金属。因此，根据本专利技术的含有金属浸渍的碳纳米球除臭剂，可根据不良气味或其用法以不同方式来制备或组成。例如，除臭剂可以含有碳纳米球，该纳米球可能只浸渍一种金属，或浸渍两种不同种类的金属，或者两种以上的金属。根据本专利技术的金属浸渍的碳纳米球可被用来除臭和消除多种有气味的物质，如甲硫醇、甲硫醚、二甲基二硫醚、硫化氢、氨、三甲胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于除臭的碳纳米球，所述纳米球包括具有球形空心的多孔碳壳层，其中，将选自由过渡金属、过渡金属氧化物和碱金属盐组成的组中的至少一种金属浸渍到所述壳层中。

【技术特征摘要】
KR 2002-12-27 10-2002-0084983;KR 2002-12-28 10-2001.一种用于除臭的碳纳米球，所述纳米球包括具有球形空心的多孔碳壳层，其中，将选自由过渡金属、过渡金属氧化物和碱金属盐组成的组中的至少一种金属浸渍到所述壳层中。2.根据权利要求1所述的用于除臭的碳纳米球，其中，所述过渡金属是选自由铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、镍(Ni)、钴(Co)、银(Ag)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋俊烨，金钟润，朴承圭，俞宗成，朴容起，李哲伟，姜润锡，
申请(专利权)人：LG生活健康株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]