本發(fā)明涉及環(huán)保材料領(lǐng)域，尤其涉及一種除揮發(fā)性有機(jī)物的材料及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著室內(nèi)裝修行業(yè)的迅速發(fā)展，粘合劑、油漆及合成材料等的大量使用，導(dǎo)致?lián)]發(fā)性有機(jī)物(vocs)在室內(nèi)環(huán)境中廣泛存在，并持續(xù)緩慢釋放。這些vocs對(duì)人體健康構(gòu)成潛在威脅，長(zhǎng)期暴露于此類(lèi)環(huán)境中可能誘發(fā)慢性疾病。盡管開(kāi)窗通風(fēng)作為傳統(tǒng)的vocs降低手段，但在實(shí)際居住環(huán)境中，如噪音干擾或空調(diào)使用期間，該方法的應(yīng)用受到極大限制。因此，開(kāi)發(fā)高效的室內(nèi)vocs去除技術(shù)顯得尤為重要。在化學(xué)原理上，空氣中的氧氣能夠與vocs發(fā)生氧化反應(yīng)，生成無(wú)害的co2和h2o等小分子，該過(guò)程在熱力學(xué)上屬于自發(fā)反應(yīng)。然而，由于vocs分子的穩(wěn)定性，室溫下的氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)極為緩慢，難以滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需求。為此，引入催化劑以降低vocs氧化的活化能，加速反應(yīng)進(jìn)程成為關(guān)鍵。然而，當(dāng)前vocs氧化催化劑及催化技術(shù)存在以下顯著缺陷：

2、1、貴金屬催化劑成本高：貴金屬如鉑、鈀等在眾多化學(xué)反應(yīng)中展現(xiàn)出卓越的催化性能，但其稀缺性導(dǎo)致價(jià)格高昂。對(duì)于大規(guī)模vocs氧化處理而言，大量使用貴金屬催化劑在經(jīng)濟(jì)上難以承受，限制了其廣泛應(yīng)用；

3、2、光電注入能量依賴(lài)性強(qiáng)：通過(guò)光照或通電為催化反應(yīng)體系注入能量，可顯著提升反應(yīng)速率。然而，這種方式不僅增加了設(shè)備成本和運(yùn)行費(fèi)用，還可能引發(fā)副產(chǎn)物增多的問(wèn)題。此外，光電催化技術(shù)在某些室內(nèi)環(huán)境下(如無(wú)光源或無(wú)法通電區(qū)域)的應(yīng)用受到限制；

4、3、除vocs劑殘留及健康風(fēng)險(xiǎn)：市場(chǎng)上現(xiàn)有的除vocs技術(shù)常采用噴灑化學(xué)試劑后封閉房間的方法，且其殘留物可能對(duì)人體健康構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。部分除vocs劑的毒性甚至超過(guò)被去除的vocs本身，加劇了使用安全性問(wèn)題。

5、鑒于上述問(wèn)題，亟需開(kāi)發(fā)一種低成本、高效、環(huán)保且對(duì)人體無(wú)害的室內(nèi)vocs去除技術(shù)，以滿(mǎn)足現(xiàn)代家居環(huán)境對(duì)空氣質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種除揮發(fā)性有機(jī)物的材料，對(duì)vocs的分解能力和催化性能強(qiáng)，高效、環(huán)保且對(duì)人體無(wú)害、且除vocs效率高和實(shí)用性強(qiáng)。

2、本發(fā)明的目的之二在于提供一種除揮發(fā)性有機(jī)物的材料的制備方法，工藝簡(jiǎn)單、成本低，可控性好，原料環(huán)保。

3、本發(fā)明的目的之三在于提供一種除揮發(fā)性有機(jī)物的材料的應(yīng)用，能夠有效去除vocs污染，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，應(yīng)用效果突出。

4、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

5、第一方面，本發(fā)明提供一種除揮發(fā)性有機(jī)物的材料，包括由沸石分子篩作為載體構(gòu)建的復(fù)合材料，所述沸石分子篩的孔道內(nèi)封裝有具有協(xié)同催化作用的鐵基催化劑和碳量子點(diǎn)。

6、第二方面，本發(fā)明提供一種除揮發(fā)性有機(jī)物的材料的制備方法，包括以下步驟；

7、a)將質(zhì)量比0.05～0.15％的四丙基氫氧化銨、質(zhì)量比10～20％的膠體二氧化硅溶于混合堿水溶液中，攪拌至完全溶解形成溶液體系，在加熱狀態(tài)下持續(xù)老化，之后向反應(yīng)混合物中滴加質(zhì)量比0.01～0.02％的氯化亞鐵溶液以及質(zhì)量比0.05～0.10％的碳量子點(diǎn)，攪拌均勻得到第一溶液，所述混合堿水溶液包括至少二種堿金屬離子；

8、b)將步驟a)的第一溶液進(jìn)行超聲處理，得到含有鐵基催化劑和碳量子點(diǎn)的均勻混合物；

9、c)將步驟b)的均勻混合物進(jìn)行水熱反應(yīng)，收集水熱反應(yīng)生成的固體產(chǎn)物，對(duì)所述固體產(chǎn)物離心洗滌并烘烤干燥冷卻，得到所述除揮發(fā)性有機(jī)物的材料。

10、進(jìn)一步的，上述制備方法還可以包括如下步驟：

11、d)使用乙醇將步驟c)得到的除揮發(fā)性有機(jī)物的材料分散，得到分散液，分散濃度為0.01～0.1g/ml；

12、e)將碳纖維布浸漬于步驟d)的分散液中，超聲處理后取出，再進(jìn)行干燥處理，得到用于去除揮發(fā)性有機(jī)化合物的碳纖維布。

13、一種可能的實(shí)施例中，上述所述步驟a具體包括：a1)配制氫氧化鋁與氫氧化鈉的混合堿水溶液；a2)向步驟a1)的混合堿水溶液中加入四丙基氫氧化銨溶液，并攪拌混合得到第二溶液；a3)向步驟a2)的第二溶液加入膠體二氧化硅，攪拌后在加熱狀態(tài)下持續(xù)老化設(shè)定時(shí)長(zhǎng)，得到反應(yīng)混合物；a4)向步驟a3)的反應(yīng)混合物中滴加氯化亞鐵溶液與碳量子點(diǎn)，并攪拌，得到所述第一溶液。

14、優(yōu)選的，步驟a1)中的混合堿水溶液中氫氧化鋁與氫氧化鈉按照1:1～1:8的質(zhì)量比混合，并且氫氧化鋁和氫氧化鈉的總質(zhì)量占混合堿水溶液總質(zhì)量的10％～30％。

15、優(yōu)選的，步驟a3)中加熱溫度55～95℃，老化設(shè)定時(shí)長(zhǎng)為5～20h。

16、優(yōu)選的，步驟a4)中所述氯化亞鐵溶液的濃度范圍為0.1～1.5wt％，所述碳量子點(diǎn)的等效粒徑為5～8nm、所述碳量子點(diǎn)的濃度范圍為0.01～0.3wt％。

17、優(yōu)選的，步驟a2中四丙基氫氧化銨在所述第二溶液中的質(zhì)量占比為1～5％；步驟a3中的所述膠體二氧化硅在所述第二溶液中的質(zhì)量占比為35～65％。

18、優(yōu)選的，所述水熱反應(yīng)的溫度為150～200℃，所述水熱反應(yīng)的時(shí)間為5～30min。

19、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種上述第一方面所述的除揮發(fā)性有機(jī)物的材料在室內(nèi)除揮發(fā)性有機(jī)物中的應(yīng)用。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有如下有益效果：

21、本發(fā)明提供的除揮發(fā)性有機(jī)物的材料，通過(guò)鐵基材料與碳量子點(diǎn)封裝到沸石分子篩中，由于沸石分子篩的穩(wěn)定性以及孔道有富集氣體的作用，可以將具有協(xié)同催化作用的鐵基催化劑和碳量子點(diǎn)使用封裝法固定負(fù)載在沸石分子篩中。鐵基材料本身具有較高的催化活性，能夠捕獲vocs并且能夠分解vocs，二者能夠協(xié)同作用，同時(shí)碳量子點(diǎn)的小尺寸和大比表面積有利于提高催化效率，促進(jìn)vocs污染物的轉(zhuǎn)化。本發(fā)明提供的材料通過(guò)碳量子點(diǎn)和鐵基材料二者協(xié)同配合作用，增強(qiáng)了對(duì)于vocs的分解能力和催化性能，實(shí)現(xiàn)了形成長(zhǎng)效持久的高性能除vocs的目的。

22、本發(fā)明提供的除揮發(fā)性有機(jī)物的材料的制備方法，通過(guò)將四丙基氫氧化銨、膠體二氧化硅、氯化亞鐵溶液以及碳量子點(diǎn)在含有沸石分子篩的混合堿水溶液中反應(yīng)，從而構(gòu)建得到封裝碳量子點(diǎn)和鐵基催化劑的沸石分子篩。本發(fā)明的制備方法，不僅工藝簡(jiǎn)單、成本低，而且可控性好、原料環(huán)保?？蛇x的，將除揮發(fā)性有機(jī)物的材料以浸漬超聲法負(fù)載到碳纖維布上，干燥后得到除vocs的碳纖維布，將碳纖維布放置在室內(nèi)新風(fēng)口，可以持續(xù)將室內(nèi)vocs進(jìn)行氧化。

23、本發(fā)明提供的除揮發(fā)性有機(jī)物的材料的應(yīng)用，能夠有效去除室內(nèi)的vocs污染，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，應(yīng)用效果突出。

技術(shù)特征：

1.一種除揮發(fā)性有機(jī)物的材料，其特征在于，包括由沸石分子篩作為載體構(gòu)建的復(fù)合材料，所述沸石分子篩的孔道內(nèi)封裝有具有協(xié)同催化作用的鐵基催化劑和碳量子點(diǎn)。

2.一種如權(quán)利要求1所述的除揮發(fā)性有機(jī)物的材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，還包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a)四丙基氫氧化銨、膠體二氧化硅、氯化亞鐵溶液以及碳量子點(diǎn)在含有沸石分子篩的混合堿水溶液中反應(yīng)，得到第一溶液，具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟a1中的混合堿水溶液中氫氧化鋁與氫氧化鈉按照1:1～1:8的質(zhì)量比混合，并且氫氧化鋁和氫氧化鈉的總質(zhì)量占混合堿水溶液總質(zhì)量的10％～30％。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟a3中加熱溫度55～95℃，老化設(shè)定時(shí)長(zhǎng)為5～20h。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟a4中所述fecl2溶液的濃度范圍為0.1～1.5wt％，所述碳量子點(diǎn)的等效粒徑為5～8nm、所述碳量子點(diǎn)的濃度范圍為0.01～0.3wt％。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟a2中四丙基氫氧化銨在所述第二溶液中的質(zhì)量占比為1～5％；步驟a3中的所述膠體二氧化硅在所述第二溶液中的質(zhì)量占比為35～60％。

9.根據(jù)權(quán)利要求2至8任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的溫度為150～200℃，所述水熱反應(yīng)的時(shí)間為5～30min。

10.一種權(quán)利要求1所述的除揮發(fā)性有機(jī)物的材料在室內(nèi)除揮發(fā)性有機(jī)物中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種除揮發(fā)性有機(jī)物的材料及其制備方法、應(yīng)用，涉及環(huán)保材料的技術(shù)領(lǐng)域，該除揮發(fā)性有機(jī)物的材料包括由沸石分子篩作為載體構(gòu)建的復(fù)合材料，所述沸石分子篩的孔道內(nèi)封裝有具有協(xié)同催化作用的鐵基催化劑和碳量子點(diǎn)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中的貴金屬催化劑成本高或光電注入能量依賴(lài)性強(qiáng)，或者除VOCs劑殘留存在健康風(fēng)險(xiǎn)等技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到了不僅制備工藝簡(jiǎn)單、低成本、高效、環(huán)保且對(duì)人體無(wú)害，而且除VOCs的效率高和實(shí)用性強(qiáng)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳楊,雷振東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：濟(jì)沛祥芯（上海）智能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6