本發(fā)明屬于空氣凈化技術領域，具體涉及共摻雜納米二氧化鈦溶膠及改性HEPA濾網。
背景技術：
室內污染物如甲醛、苯、氨、氡、TVOC等的濃度雖然不高，但當人體長時間處于這種環(huán)境下，會嚴重危害人體健康。目前凈化此類揮發(fā)性污染物的方法常用的有兩種：一種是吸附法，即利用有吸附能力的多孔物質（如活性炭、HEPA濾網等）將污染物從氣相中轉移至吸附劑上，但該方法不能將污染物降解，且吸附劑吸附飽和后必須進行再處理才能繼續(xù)使用；另一種是光催化凈化法，它是利用光催化劑在紫外線或可見光照射下生成的空穴，具有氧化分解能力，在室溫下可將有機污染物分解為CO2和H2O等無機物，反應條件溫和。
納米二氧化鈦制備技術是 20 世紀 70 年代發(fā)展起來的一項高新技術，1972年Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)在n型TiO2半導體電極上，水發(fā)生了光電催化分解現(xiàn)象，自此人們不斷的發(fā)現(xiàn)納米二氧化鈦所具備的一系列特性和優(yōu)點：在一定能量的光照條件下，可將環(huán)境中許多有毒有機污染物氧化分解為 CO2、H2O 或簡單的無機物，同時還具有自潔凈、殺菌、防霧、除臭等功能，是一種環(huán)境友好材料。近來納米技術的發(fā)展給光催化材料研究帶來了新的機遇，使得納米二氧化鈦在廢水廢氣處理、降解有機污染物、空氣凈化、防霧及自清潔功能等方面的應用越來越受到人們的重視。然而，由于TiO2是寬禁帶半導體，只能響應短波長的紫外線部分，而對于太陽光譜中占絕大多數(shù)的可見光部分則未能有效利用。
本發(fā)明旨在將吸附法與光催化凈化法相結合，研發(fā)一種共摻雜納米二氧化鈦溶膠，以及由該溶膠改性的HEPA濾網，使得溶膠和濾網實現(xiàn)可見光吸收致光催化和無光源抗菌的功效。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的第一個技術問題是提供共摻雜納米二氧化鈦溶膠，所述溶膠按照下述步驟制備得到：
（1）、在攪拌條件下，將鈦酸丁酯滴加入無水乙醇中，滴加完成后，再滴加濃鹽酸，繼續(xù)攪拌40～50min后，得到混合溶液；所述鈦酸丁酯、無水乙醇和濃鹽酸的體積比為5︰12～15︰0.95～1.05；
（2）、將上述混合溶液滴加入去離子水中并不斷攪拌，待滴加完成后，繼續(xù)攪拌1.0～1.5h，然后超聲15～20min，得到淺黃色澄清溶膠；所述混合溶液中鈦酸丁酯與去離子水的體積比為1︰5～6.5；
（3）、向上述溶膠中依次加入聚乙二醇、六亞甲基四胺和硝酸銀，攪拌1.0～1.2h，得到納米溶膠；所述六亞甲基四胺中的氮與鈦酸丁酯中鈦的摩爾比為1.0～2.5︰100，所述硝酸銀中的銀與鈦酸丁酯中鈦的摩爾比為0.2～0.6︰100，所述聚乙二醇與溶膠的質量比為4～6︰100。
其中，上述共摻雜納米二氧化鈦溶膠中，步驟（1）～（3），所述攪拌的轉速為500～800rpm。
其中，上述共摻雜納米二氧化鈦溶膠中，步驟（1）和（2）中，所述滴加的速度為1～3滴/s。
其中，上述共摻雜納米二氧化鈦溶膠中，步驟（1）中所述濃鹽酸中HCl的質量分數(shù)為37～40%。
本發(fā)明所要解決的第二個技術問題是提供改性HEPA濾網，該濾網由下述方法制備得到：將上述共摻雜納米二氧化鈦溶膠均勻地涂覆于HEPA濾網表面，涂覆厚度為100～130um，于75～90℃烘干即可。
本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明共摻雜納米二氧化鈦溶膠中引入了摻雜氮元素、銀離子和造孔劑，TiO2溶膠粒子粒徑為40～160nm，該溶膠具有實現(xiàn)紫外光紅移、可見光吸收致光催化和無光源抗菌等功能；該溶膠無毒無害、對人體安全可靠，處理的最終產物為二氧化碳、水和其他無害物質，不會產生二次污染； 2、由共摻雜納米二氧化鈦溶膠改性的HEPA濾網，集吸附作用、共摻雜納米二氧化鈦的光催化效應和殺菌作用于一身，將其應用在空氣凈化領域，不僅僅具有單一的吸附作用，還可以有效地降解甲醛、苯、氨、氡、TVOC等污染物，并能有效殺滅病原微生物；并且，在處理污染過程中，產品本身不會發(fā)生變化和損耗，在光的照射下可以持續(xù)不斷的凈化污染物，具有時間持久、持續(xù)作用的優(yōu)點；利用取之不盡的太陽能和燈光就能將環(huán)境污染物在低濃度狀態(tài)下清除凈化。
具體實施方式
本發(fā)明提供了共摻雜納米二氧化鈦溶膠，所述溶膠按照下述步驟制備得到：
（1）、在攪拌條件下，將鈦酸丁酯滴加入無水乙醇中，滴加完成后，再滴加濃鹽酸，繼續(xù)攪拌40～50min后，得到混合溶液；所述鈦酸丁酯、無水乙醇和濃鹽酸的體積比為5︰12～15︰0.95～1.05；
（2）、將上述混合溶液滴加入去離子水中并不斷攪拌，待滴加完成后，繼續(xù)攪拌1.0～1.5h，然后超聲15～20min，得到淺黃色澄清溶膠；所述混合溶液中鈦酸丁酯與去離子水的體積比為1︰5～6.5；
（3）、向上述溶膠中依次加入聚乙二醇、六亞甲基四胺和硝酸銀，攪拌1.0～1.2h，得到納米溶膠；所述六亞甲基四胺中的氮與鈦酸丁酯中鈦的摩爾比為1.0～2.5︰100，所述硝酸銀中的銀與鈦酸丁酯中鈦的摩爾比為0.2～0.6︰100，所述聚乙二醇與溶膠的質量比為4～6︰100。
其中，上述共摻雜納米二氧化鈦溶膠中，步驟（1）～（3），所述攪拌的轉速為500～800rpm。
其中，上述共摻雜納米二氧化鈦溶膠中，步驟（1）和（2）中，所述滴加的速度為1～3滴/s。
其中，上述共摻雜納米二氧化鈦溶膠中，步驟（1）中所述濃鹽酸中HCl的質量分數(shù)為37～40%。
其中，上述共摻雜納米二氧化鈦溶膠，納米二氧化鈦粒徑為40～160nm，該溶膠引入了摻雜氮元素、銀離子和造孔劑（聚乙二醇），造孔劑和摻雜成份均勻地分布在納米二氧化鈦的網格中，使得該溶膠具有實現(xiàn)紫外光紅移、可見光吸收致光催化和無光源抗菌等功能。該溶膠可單獨使用，如可作為噴劑噴涂或者直接刷涂在家具、墻面、車具等的表面，也能起到很好的降解甲醛、苯、氨、氡、TVOC等污染物、殺滅病原微生物的作用。
進一步的，本發(fā)明還提供了改性HEPA濾網，該濾網由下述方法制備得到：將上述共摻雜納米二氧化鈦溶膠均勻地涂覆于HEPA濾網表面，涂覆厚度為100～130um，于75～90℃烘干即可。
以下結合具體實施例對本發(fā)明作進一步解釋和說明，但并不因此限定本發(fā)明的保護范圍。
實施例1
改性HEPA濾網由下述方法制備得到：
將共摻雜納米二氧化鈦溶膠均勻地涂覆于HEPA濾網表面，涂覆厚度為100um，于80℃烘干即可。其中，共摻雜納米二氧化鈦溶膠按照下述步驟制得：
（1）、在攪拌（轉速為500rpm）條件下，將鈦酸丁酯滴加（滴加的速度為1～3滴/s）入無水乙醇中，滴加完成后，再滴加（滴加的速度為1～3滴/s）濃鹽酸（HCl的質量分數(shù)為37%），繼續(xù)攪拌（轉速為500rpm）40min后，得到混合溶液；所述鈦酸丁酯、無水乙醇和濃鹽酸的體積比為5︰12︰1.05；
（2）、將上述混合溶液滴加（滴加的速度為1～3滴/s）入去離子水中并不斷攪拌（轉速為500rpm），待滴加完成后，繼續(xù)攪拌1.0h，然后超聲15min，得到淺黃色澄清溶膠；所述混合溶液中鈦酸丁酯與去離子水的體積比為1︰5；
（3）、向上述溶膠中依次加入聚乙二醇、六亞甲基四胺和硝酸銀，攪拌（轉速為800rpm）1.0h，得到納米溶膠；所述六亞甲基四胺中的氮與鈦酸丁酯中鈦的摩爾比為1.25︰100，所述硝酸銀中的銀與鈦酸丁酯中鈦的摩爾比為0.3︰100，所述聚乙二醇與溶膠的質量比為4︰100。
對上述共摻雜納米二氧化鈦溶膠進行去除有害物質性能測試、殺菌性能測試：
A、去除有害物質性能測試方法依據(jù)QB/T2761-2006《室內空氣凈化產品凈化效果測試方法》，測試該共摻雜納米二氧化鈦溶膠分解TVOC、甲醛和氨氣的性能，結果分別為：99.1%、94.8%和91.8%。
B、殺菌性能測試方法依據(jù)QB/T2738-2005日化產品抗菌抑菌效果的評價方法標準，測試該共摻雜納米二氧化鈦溶膠的殺菌性能，其對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌以及白色念珠菌的殺菌率均達到99.992%。
對上述改性HEPA濾網進行去除有害物質性能測試、殺菌性能測試：
A、去除有害物質性能測試方法依據(jù)QB/T2761-2006《室內空氣凈化產品凈化效果測試方法》，測試改性HEPA濾網分解TVOC、甲醛和氨氣的性能，結果分別為：99.6%、95.8%和92.6%。
B、殺菌性能測試方法依據(jù)QB/T2738-2005日化產品抗菌抑菌效果的評價方法標準，測試該改性HEPA濾網的殺菌性能，其對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌以及白色念珠菌的殺菌率均達到99.998%。
實施例2
改性HEPA濾網由下述方法制備得到：
將共摻雜納米二氧化鈦溶膠均勻地涂覆于HEPA濾網表面，涂覆厚度為120um，于90℃烘干即可。其中，共摻雜納米二氧化鈦溶膠按照下述步驟制得：
（1）、在攪拌（轉速為500rpm）條件下，將鈦酸丁酯滴加（滴加的速度為1～3滴/s）入無水乙醇中，滴加完成后，再滴加（滴加的速度為1～3滴/s）濃鹽酸（HCl的質量分數(shù)為40%），繼續(xù)攪拌（轉速為500rpm）40min后，得到混合溶液；所述鈦酸丁酯、無水乙醇和濃鹽酸的體積比為5︰15︰0.95；
（2）、將上述混合溶液滴加（滴加的速度為1～3滴/s）入去離子水中并不斷攪拌（轉速為500rpm），待滴加完成后，繼續(xù)攪拌1.0h，然后超聲20min，得到淺黃色澄清溶膠；所述混合溶液中鈦酸丁酯與去離子水的體積比為1︰6；
（3）、向上述溶膠中依次加入聚乙二醇、六亞甲基四胺和硝酸銀，攪拌（轉速為800rpm）1.0h，得到納米溶膠；所述六亞甲基四胺中的氮與鈦酸丁酯中鈦的摩爾比為1.25︰100，所述硝酸銀中的銀與鈦酸丁酯中鈦的摩爾比為0.5︰100，所述聚乙二醇與溶膠的質量比為6︰100。
對上述共摻雜納米二氧化鈦溶膠進行去除有害物質性能測試、殺菌性能測試：
A、去除有害物質性能測試方法依據(jù)QB/T2761-2006《室內空氣凈化產品凈化效果測試方法》，測試該共摻雜納米二氧化鈦溶膠分解TVOC、甲醛和氨氣的性能，結果分別為：99.8%、93.6%和93.0%。
B、殺菌性能測試方法依據(jù)QB/T2738-2005日化產品抗菌抑菌效果的評價方法標準，測試該共摻雜納米二氧化鈦溶膠的殺菌性能，其對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌以及白色念珠菌的殺菌率均達到99.990%。
對上述改性HEPA濾網進行去除有害物質性能測試、殺菌性能測試：
A、去除有害物質性能測試方法依據(jù)QB/T2761-2006《室內空氣凈化產品凈化效果測試方法》，測試改性HEPA濾網分解TVOC、甲醛和氨氣的性能，結果分別為：99.6%、94.8%和93.6%。
B、殺菌性能測試方法依據(jù)QB/T2738-2005日化產品抗菌抑菌效果的評價方法標準，測試該改性HEPA濾網的殺菌性能，其對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌以及白色念珠菌的殺菌率均達到99.999%。
最后，應當說明的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于上述實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發(fā)明公開的內容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應認為是本發(fā)明的保護范圍。