專利名稱：多組份復(fù)合納米炭制品及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多組份復(fù)合納米炭制品，尤其是應(yīng)用于天然空氣凈化當(dāng)中的制品，如竹炭、木炭、活性炭及炭雕，炭工藝品等具備光觸媒，抗菌，分解有機(jī)物，自潔等功能的多組份復(fù)合納米炭制品及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展，環(huán)境的污染也日趨嚴(yán)重，特別是居家環(huán)境更因使用各種的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)品而導(dǎo)致各種污染源的侵蝕，從而對人體的危害越發(fā)嚴(yán)重，會引起神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能下降，這些因室內(nèi)空氣污染所造成的不適癥已被世界衛(wèi)生組織稱為厭惡建筑物綜合癥。由此人們開始重視應(yīng)用除污工具，如去醛劑、除臭劑、衛(wèi)生丸，還有所謂的離子發(fā)生器，臭氧發(fā)生器，但均因是化學(xué)劑或效果不佳而不能滿足人們與時俱進(jìn)地需求，新近重視起來的有環(huán)保型竹炭、木炭、活性炭等，其中最引人矚目的當(dāng)屬竹炭，隨著生活型態(tài)變遷，竹子從傳統(tǒng)的食用、家用層面近來轉(zhuǎn)趨為藝術(shù)、文化、保健產(chǎn)業(yè)方向上來，竹炭作為一種近幾年開發(fā)的新產(chǎn)品，用途已極為廣泛，涉及到許多應(yīng)用領(lǐng)域。竹炭不僅僅可作為燒燃料，更重要的是可作為水質(zhì)凈化材料，空氣凈化材料，果品蔬菜保鮮材料等。由于竹炭炭質(zhì)細(xì)密多孔，比表面積達(dá)700M2以上，因而對空氣懸浮的有機(jī)物，無機(jī)物具有強(qiáng)大的吸附能力和具有調(diào)濕等方面的效能，在日本韓國與臺灣等均已有廣泛的普及應(yīng)用，是目前最佳的、最經(jīng)濟(jì)的和最環(huán)保的空氣清潔器具。
但是，我們在使用是也注意到一個很大的問題就是隨著時間的推移，竹炭原來固有的吸附調(diào)濕等功能卻日漸衰絕，經(jīng)過我們研究與電子掃描，這是因為竹炭的吸附能力出現(xiàn)了飽和問題，也即在竹炭使用到一定時間以后，吸附積累在表面的各類微塵污物就會慢慢的滲入、堵塞竹炭的微孔。在微孔內(nèi)部慢慢牢固垢積直至正常功能完全失效。表明炭化物作為一種空氣凈化材料雖然對凈化空氣具有一定的作用，但作用較短、效果有限，屬于物理吸附，就算日照、清洗、水煮也無多大效果，反而可能成為另一個污染源。對此人們一直來均無法解決，而同時我們知道現(xiàn)在光觸媒技術(shù)已有很廣泛的使用范圍。特別是在各大廠家生產(chǎn)的白色家電上，于此，我們采用的納米級和亞納米的TiO2為主體的光催化劑，克服了一般的光觸媒需要光照射才能產(chǎn)生催化作用的不足，高效光觸媒組份在微光甚至是無光的狀態(tài)下同樣具有極強(qiáng)的催化分解作用，能對各種有害氣體如甲醛、乙醛、乙硫醇等分解為對人體無毒無害的二氧化碳和水，并除去室內(nèi)惡臭氣味，凈化空氣，同時對細(xì)菌、病毒具有極強(qiáng)地抑制和滅殺作用。所選擇的銳鈦礦相納米氧化鈦最佳平均粒徑為3-5nm，不大于10nm，純度99.5％，因此就算在可見光(波長在400-700nm之間)的作用下也能生成電子--空穴對，由于帶正電的空穴具有很強(qiáng)的氧化能力，能夠使有機(jī)物氧化分解為二氧化碳和水，而有機(jī)物初始含有的鹵、硫、和氮原子也被分別轉(zhuǎn)化為X-、SO4-PO4-和NO3-等無機(jī)鹽，從而消除原有的危害性。與此同時光觸媒中的銳鈦礦相納米二氧化鈦接受光的照射后，發(fā)生電子跳躍并產(chǎn)生氫氧自由基，遷躍后的電子不會在瞬間復(fù)位，而是可以保持一段時間(1-2天)，所以光觸媒并不是在無光的情況下，光催化立即消失，而是在短時間的無光情況下也有效。同時，也由于攙雜了金屬離子后光催化的響應(yīng)波長的范圍紅移到可見光波長，響應(yīng)的波長范圍也已經(jīng)變寬??！再者因應(yīng)用了載銀載鋅工藝，銀鋅粒子本身具有的強(qiáng)烈滅菌能效而使炭制品具有多重的催化分解能力。就算長時間的無光照也可具有殺菌、分解有機(jī)質(zhì)等的功效。但光觸媒的一個缺點就是不能主動吸附有害物質(zhì)或吸附能力極弱而只能被動的分解落入到其表面的有機(jī)物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于上述問題給出了一種新工藝技術(shù)，發(fā)明的目的就是把具有光觸媒納米材料與納米銀、鋅牢固地負(fù)載于竹炭等炭制品上，得到一種全新效能的、具有光催化、殺菌、去污、自潔等性能的多組份復(fù)合納米改性炭制品。同時，也成功地解決竹炭等炭制品的吸附飽和問題與自身二次污染問題，也極大的延長了包括竹炭在內(nèi)的炭制品的使用壽命。經(jīng)測試表明，可以達(dá)到普通產(chǎn)品使用壽命的三到五倍以上。從而在根本上消除了有害有機(jī)物對居室環(huán)境的污染，有效滅殺病原微生物。
本發(fā)明具體采用如下的配置及制備方法
取適量炭制品，將炭制品用純水溶液浸泡，清洗，瀝干待用。用去離子水配置納米氧化鈦得到懸漿溶液，濃度比例為0.5％-1.5％，其中銳鈦礦相納米TiO2與金紅石相納米TiO2的重量比為4-10∶1之間。再用去離子水配置成濃度為0.05％-0.1％的納米銀溶液，添加(重量份為納米銀與納米鋅之比1∶5-10)納米鋅粉體。攪拌溶解。而后把二者溶液同摻合在一起，加熱至攝氏約100度左右，再振蕩攪和十來分鐘，同時慢慢滴入定量穩(wěn)定劑，靜置1-10小時，后加定量0.75％-1％的分散劑六鈉再加以振蕩攪拌。把炭制品置于混合溶液中(固液之比為1∶1-5)，用振蕩機(jī)器振蕩攪拌4-24小時，再經(jīng)瀝濾，再加熱烘干，既得牢固附有上述納米粒子之改性炭制品。也可在經(jīng)瀝干后，置于焙燒爐中，經(jīng)500-700度，燒制5-7小時，取出自然冷卻既得炭制成品。


圖1為本發(fā)明方法所制成品經(jīng)離子減薄后的制成的制成品，進(jìn)行高分辨率透射電鏡測試，表明納米顆粒均較均勻分布在制成品表面，符合設(shè)計要求。
圖2為本發(fā)明方法所制成品經(jīng)激光粒度儀測量觀察到的結(jié)果，激光粒度儀是一種快速、準(zhǔn)確、非接觸的粒子尺寸測量儀器。其原理是激光照射到待測粒子上產(chǎn)生光的散射，通過測定散射光能分布利用瑞利散射公式I＝24？3NV3(n2/1-N2/2)/？4(2/1+N2/2)xIo可計算出被測樣品的粒度.經(jīng)測量表明懸漿溶液的分散性較好。保持了較好的非團(tuán)聚狀態(tài)。
具體實施例方式
如下具體實施方式
1將炭制品用純水溶液浸泡，洗滌，瀝干，待用。
用純水配置納米氧化鈦溶液，濃度比例為0.5-1.5％，，其中銳鈦礦相納米TiO2與純金紅石相納米TiO2的重量比為4-10∶1之間用去離子水配置成濃度為0.05％的納米銀溶液，后再用去離子水配置成濃度為0.05％--0.1％的納米銀溶液，添加(重量份為納米銀與納米鋅之比1∶5-10)納米鋅粉體.攪拌溶解。而后把二者溶液同摻合在一起加熱至攝氏約100度左右，再振蕩攪和十來分鐘，同時慢慢滴入定量穩(wěn)定劑，靜置1-10小時，后加粉液比為0.75％的分散劑再振蕩攪拌。采用浸漬提拉法將炭制品置于混合溶液中(固液之比為1∶1-5)用振蕩機(jī)器振蕩攪拌4小時，再經(jīng)瀝濾，真空低溫烘干，既得牢固附有上述納米顆粒之改性炭制品。
具體實施方式
2將炭制品先用稀硝酸洗滌后，用純水浸泡，清洗，瀝干待用。
用純水配置納米氧化鈦溶液，濃度比例為0.5，其中銳鈦礦相納米TiO2與純金紅石相納米TiO2的重量比為8∶1，用去離子水配置成濃度為0.1％的納米銀溶液，添加(重量份為納米銀與納米鋅之比1∶5-10)納米鋅粉體。攪拌溶解。而后把二者溶液同摻合在一起加熱至攝氏約100度左右，再振蕩攪和十來分鐘，同時慢慢滴入定量穩(wěn)定劑，靜置1-10小時，后加粉液比為1.5％的分散劑，振蕩攪拌。采用浸漬提拉法將炭制品置于混合溶液中(固液之比為1∶1-5)用超聲波機(jī)振蕩攪拌4-24小時，再取出經(jīng)瀝濾，真空低溫烘干，既得牢固附有上述納米顆粒之改性炭制品。
具體實施方式
3將炭制品用純水溶液浸泡，洗滌，瀝干，待用。
用去純水配置納米氧化鈦溶液，濃度比例為0.5，其中銳鈦礦相納米TiO2與純金紅石相納米TiO2的重量比為10∶1，用去離子水配置成濃度為0.05％的納米銀溶液，添加(重量份為納米銀與納米鋅之比1∶5-10)納米鋅粉體。攪拌溶解。而后把二者溶液同摻合在一起加熱至攝氏約100度左右，再振蕩攪和十來分鐘靜置1-10小時，加0.75％量的分散劑振蕩攪拌。同時慢慢滴入穩(wěn)定劑，采用噴霧法將炭制品用預(yù)先配置好的混合溶液(固液之比為1∶1-5)噴涂，反復(fù)多次，再經(jīng)瀝干，放于耐壓容器里，加熱100-150度，經(jīng)過5-10小時后取出烘干，既得牢固附有上述納米顆粒之改性炭制品。
具體實施方式
4將炭制品用純水溶液浸泡，洗滌，瀝干，待用。
用去純水配置納米氧化鈦溶液，濃度比例為0.5，其中銳鈦礦相納米TiO2與純金紅石相納米TiO2的重量比為8∶1，用去離子水配置成濃度為0.05％的納米銀溶液，添加(重量份為納米銀與納米鋅之比1∶5-10)納米鋅粉體.攪拌溶解。而后把二者溶液同摻合在一起加熱至攝氏約100度左右，再振蕩攪和十來分鐘，靜置1-10小時后加比重為0.75％的分散劑再振蕩攪拌。同時慢慢滴入定量穩(wěn)定劑采用浸漬法將炭制品用浸入預(yù)先配置好的混合溶液(固液之比為1∶1-5)中，再瀝干，置于焙燒爐中，經(jīng)500-700度燒制5-7小時，取出自既得制成品。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種多組份復(fù)合納米炭制品，其特征是取適量炭制品經(jīng)去離子水浸泡，清洗，瀝干，再經(jīng)由復(fù)合納米混和懸漿溶液浸漬處理，同時置于高頻震動器中震蕩4-24小時，最后取出，經(jīng)瀝干，真空烘干，得牢固附有復(fù)合納米顆粒的改性炭制品?；蛟跒r干后再經(jīng)由焙燒爐以500-700度的溫度焙燒5-7個小時，而后取出自然涼溫，即得多組份復(fù)合納米炭制成品。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的一種多組份復(fù)合納米炭制品，其特征在于炭制品是指經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后的竹炭，木炭，活性炭與炭纖維及織物，炭布等，及它們的加工制成品如竹炭工藝品，木炭工藝品活性炭工藝品，以及活性炭粉以成型技術(shù)壓成的炭雕等，也可是顆粒炭、片狀炭、粉末炭、筒狀炭、侑長炭、竹屑炭之制成品。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的一種多組份復(fù)合納米炭制品，其特征在于經(jīng)特定工藝處理后的炭制品，在其表層及空隙可滲透處均勻負(fù)載與牢固吸附有多種高活性的多組份復(fù)合金屬納米顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利2所述的一種多組份復(fù)合納米炭制品，其特征在于更進(jìn)一步的，在炭纖維及織物，炭布及其制成品中可以有再添入一定比例的具有遠(yuǎn)紅外效應(yīng)的顆?；虺?xì)粉體，如納米級的Al2O3，SiO2，SbO，ZrO2等氧化物的組合物。也可添加入具有磁療作用的磁性物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的一種多組份復(fù)合納米炭制品，其特征在于復(fù)合納米是指含有納米TiO2，納米Ag，和納米Zn之組份。也可包括其它的Au Cu等金屬納米粒子。
6.根據(jù)權(quán)利5所述的一種多組份復(fù)合納米炭制品，其特征在于其中納米TiO2包含有平均粒徑為3-10nm的銳鈦礦相納米TiO2與均粒徑為10-40nm的金紅石相納米TiO2兩種。納米Ag在100nm以下，納米Zn的顆粒平均直徑在10-50nm之間。
7.根據(jù)權(quán)利4所述的一種多組份復(fù)合納米炭制品，其特征在于其中納米TiO2也可以是納米硅基氧化鈦或氧化鈦納米晶須。
8.根據(jù)權(quán)利1所述的一種多組份復(fù)合納米炭制品，其制備方法(1)將炭制品用去離子水溶液浸泡，清洗，瀝干，待用。(2)用去離子水配置納米氧化鈦得到懸漿溶液，濃度比例為0.5％-1.5％，其中銳鈦礦相納米TiO2與金紅石相納米TiO2的重量比為4-10∶1之間。再用去離子水配置成濃度為0.05％--0.1％的納米銀溶液，添加(重量份為納米銀與納米鋅之比1∶5-10)納米鋅粉體.攪拌均勻，而后把二者溶液同摻合在一起，加熱至攝氏約100度左右，再振蕩攪和十來分鐘，同時慢慢滴入定量穩(wěn)定劑，靜置1-10小時，后加0.75％-1％的分散劑六鈉予振蕩攪拌。(3)把炭制品置于混合溶液中(固液之比為1∶1-5)，用振蕩機(jī)器振蕩攪拌4-24小時，再經(jīng)瀝濾，再加熱烘干，既得牢固附有上述納米粒子之改性炭制品。(4)也可把炭制品放入盛有混合溶液(固液之比為1∶1-5)的耐壓容器里(最好真空狀態(tài))加熱100-150度，經(jīng)4-10小時后，再瀝濾及烘干既得牢固附有上述納米顆粒之改性炭制品。(5)也可再把上述經(jīng)烘干之炭制品置于焙燒爐內(nèi)500-700度溫度焙燒5-7個小時，而后取出自然涼溫，即得制成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種經(jīng)過納米改性的炭制品，尤指竹炭，白炭，活性炭等及其炭制成品之納米改性。該炭制品先經(jīng)水清洗，瀝干，再經(jīng)由復(fù)合納米混和的懸漿溶液處理后，瀝濾，烘干，或經(jīng)高溫焙燒既得此制成品。該發(fā)明開創(chuàng)性的把炭制品的吸附功能與光催化及載銀鋅殺菌等工藝完美結(jié)合到一起。而產(chǎn)生出一種全新之產(chǎn)品，使炭制品固有缺陷如吸附能力強(qiáng)但會自然衰退，抑菌能力微弱，速度慢且無自潔去污等性能得到質(zhì)的改善，尤在可見光乃至微光時也有顯著的抗菌，除味之能力。本發(fā)明制備簡單，為一更新?lián)Q代之佳品。
文檔編號B82B1/00GK1760122SQ20041008546
公開日2006年4月19日 申請日期2004年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月13日
發(fā)明者潘春光 申請人:潘春光