專利名稱：二氧化鈦納米管/高效玻纖濾紙原位合成擔載方法
技術領域：
本發明涉及一種用于空氣過濾凈化的濾紙的制備方法，具體涉及一種一維 納米管結構光催化材料在高效空氣過濾基底上的原位合成及固載方法。
背景技術：
隨著社會工業生產的不斷發展，現在的環境質量每況愈下，空氣污染越發 的嚴重，由于氣載污染物諸如有害粉塵、煙霧等污染物的數量持續增加，非常 容易導致人們呼吸道感染、過敏、哮喘的發作以及其它與空氣污染直接相關的 癥狀的疾病的產生，所以人們對于改進環境空氣狀況更加重視。
HEPA—一玻璃纖維空氣過濾紙是一種髙效過濾材料，主要是用作空氣、 液體的凈化濾紙。比如，它能從工業氣體中去除有害粉塵、煙霧等，從而達到 凈化效果；另外，它還能隔離病毒、細菌等微生物，這在醫療衛生、電子工業、 軍工裝備及科研方面都起到了舉足輕重的作用。HEPA濾紙主要是采用物理吸 附原理，將空氣中的有害物吸附在濾紙上，現在的HEPA濾紙的吸附能力已 經能夠滿足現有的凈化要求，但HEPA濾紙在使用中無法實現自清潔殺菌， 極大地降低了 HEPA濾紙的使用壽命，由于更換HEPA帶來的檢測、調試、 試運行，等相關費用可能會遠髙于HEPA過濾器本身的價格。活性炭作為填 料有一定的應用，但更多的是作為載體或獨立的過濾層使用，并且無法解決被 吸附細菌脫附造成的二次污染問題。目前已有的商品化溶菌酶擔載HEPA產 品雖然可以實現自清潔殺菌，但是成本昂貴，工藝復雜因而不易推廣使用。
近些年來，光催化氧化技術在有毒有害物質治理方面有著突出的優點。 Ti02(二氧化鈦)由于穩定性好、對人體無毒、價廉等獨特的優點、成為一種 被廣泛使用的綠色環保型光催化劑。Ti02在光激發下產生的髙反應活性自由基 具有較強的殺菌消毒作用，對幾乎所有的有機物都可以完全氧化、分解、礦化 反應，因而Ti02被廣泛應用于殺菌消毒。現有技術主要是采用的粉末光催化 劑成膜固定在基體上的方法，成膜工藝多使用髙溫退火過程，對擔載體材料耐熱性等要求較髙，且需要相關設備支持，更重要的是，光催化劑有粉末成膜的 轉變過程中材料的比表面積會明顯減少，導致光催化效率的明顯降低。
因此，如果能解決Ti02與HEPA濾紙在擔載過程中的出現的比表面減少、 光催化效率降低的情況并且對擔載體材料性能要求較髙的問題，就可以實現 HEPA濾紙的自清潔殺菌，延長使用壽命。
發明內容
本發明目的是提供一種二氧化鈦納米管/高效玻纖濾紙原位合成擔載方 法，解決了以往擔載技術中的出現的問題，實現了玻璃纖維濾紙的自清潔殺菌， 延長了使用壽命。
為達到上述目的，本發明采用的技術方案是 一種二氧化鈦納米管/髙效 玻纖濾紙原位合成擔載方法，包括下列步驟
(1) 將Ti02粉末加入到NaOH溶液中，然后將混合溶液移入反應釜中；
() 經過恒溫、時間6h 72h的水熱反應后，得到沉淀物，反應溫度為110 T 160'C ;
(3) 將步驟(2)所得到的沉淀物混合在乙醇中，超聲分散處理15min后形成穩 定的懸濁液，再通過HEPA濾紙用去離子水反復過濾清洗，直至濾液呈中性；
(4) 將步驟(3)所得的HEPA濾紙在60"以下烘干。 上述技術方案中，步驟(l)所述的反應釜由特氟龍材料制成。 上述技術方案中，所述NaOH溶液的濃度為10 14摩爾/升。 優選的技術方案，步驟(2)中的反應溫度為140",所述NaOH溶液的濃度
為10摩爾/升。
上文中，所述水熱反應為現有技術，即在密封的容器中，以水為溶劑，在 髙溫髙壓的條件下進行的化學反應。經過水熱反應得到的Ti02納米管具有中 空和兩端開口的管狀結構，管徑從幾納米到數十納米不等，管的長度可達微米 量級；管壁一般由2 5個Ti02分子單層組成，層間距約0.8nm。與1402納米 顆粒結構相比，具有更大的比表面積和反應接觸面，同時該分子單層具有大量 不飽和懸掛鍵，表面活性強。
上文中，步驟(3)的洗滌過濾是最重要的。玻璃纖維濾紙獨特的多孔開放結構為納米管材料成型和擔載發揮重要作用，并且玻璃纖維具有機械強度髙、耐 酸堿、耐腐蝕、耐熱性好，適用于Ti02納米管水熱合成過程中的強酸、強堿 環境。采用乙醇作為Ti02納米管的分散劑，使得Ti02納米管形成了疏松的網 狀結構并且在玻璃纖維濾紙表面形成了良好的分散擔載，在纖維交叉孔洞處形 成疏松的網狀結構，而且乙醇充分的排除了內部的細小氣泡并使得Ti02納米 管可以深入到玻璃纖維濾紙在其內部也形成了很好的疏松網狀結構和分散擔 載。該方法使增加了 Ti02納米管的接觸表面積、吸附能力以及光催化反應面 積，從而獲得了比一般擔載體上更好的光催化效果。制得的Ti02納米管材料 擔載高效玻璃纖維濾紙在360 400nm紫外光激發下具有自清潔殺菌抑菌的 效果。
由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點
1. 采用本發明的方法制成的玻璃纖維濾紙，不僅充分發揮了玻璃纖維濾 紙本身所具有的高效過濾作用，同時利用了光催化氧化技術達到髙效殺菌抑菌 的作用，實現了 HEPA玻璃纖維濾紙的自清潔殺菌功能并且延長了使用壽命， 廣泛適用于各種場所。
2. 本發明中的Ti02納米管形成了疏松的網狀結構，并且可以深入到玻璃 纖維濾紙在其內部也形成了很好的疏松網狀結構和分散擔載，增加了 Ti02納 米管的接觸表面積、吸附能力以及光催化反應面積，從而獲得了更好的光催化 效果，提髙了殺菌能力以及殺菌空間。
3. 本發明采用乙醇作為Ti02納米管的分散劑，使得Ti02納米管形成了疏
松的網狀結構并且在玻璃纖維濾紙表面形成了良好的分散擔載，在纖維交叉孔 洞處形成疏松的網狀結構，而且乙醇充分的排除了內部的細小氣泡并使得Ti02 納米管可以深入到玻璃纖維濾紙在其內部也形成了很好的疏松網狀結構和分 散擔載。
4. 本發明的方法相比現有技術，工藝更加簡單，兼容性好，并且原材料 為普通材料，價格低廉，使得生產成本比較低，適合工業化生產。
附圖l本發明實施例一的流程示意圖；附圖2本發明實施例一所制得的Ti02納米管的掃描電鏡示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述
實施例一參見附圖l所示，將lg的普通Ti02顆粒粉末加入到20ml、 10mol/L的NaOH溶液中，然后將混合溶液移入特氟龍材料制成的反應釜中， 在恒溫H0C時，經過72h的水熱反應后，得到Ti02納米管狀及片狀結構的沉 淀物，所述沉淀物混在在1000ml的乙醇中，經過超聲分散處理15min后可以 形成穩定的懸濁液，通過HEPA濾紙用去離子水反復過濾清洗直到濾液呈中性， 最后在60'C以下烘干，即可實現二氧化鈦納米管/髙效玻纖濾紙原位合成擔 載。
附圖2所示為上述Ti02納米管掃描電鏡示意圖。從附圖2可以看出，本 實施例中的Ti02納米管形成了疏松的網狀結構。
實施例二 一種二氧化鈦納米管/髙效玻纖濾紙原位合成擔載方法，包括 下列步驟
(1) 將Ti02粉末加入到NaOH溶液中，然后將混合溶液移入反應釜中
(2) 經過恒溫、時間6h 72h的水熱反應后，得到沉淀物，反應溫度為110 t: 160"C ;
(3) 將步驟(2)所得到的沉淀物混合在乙醇中，超聲分散處理15min后形成穩 定的懸濁液，再通過HEPA濾紙用去離子水反復過濾清洗，直至濾液呈中性；
(4) 將步驟(3)所得的HEPA濾紙在60C以下烘干。
權利要求
1. 一種二氧化鈦納米管/高效玻纖濾紙原位合成擔載方法，其特征在于，包括下列步驟(1)將TiO2粉末加入到NaOH溶液中，然后將混合溶液移入反應釜中；(2)經過恒溫、時間6h～72h的水熱反應后，得到沉淀物，反應溫度為110℃～160℃；(3)將步驟(2)所得到的沉淀物混合在乙醇中，超聲分散處理15min后形成穩定的懸濁液，再通過HEPA濾紙用去離子水反復過濾清洗，直至濾液呈中性；(4)將步驟(3)所得的HEPA濾紙在60℃以下烘干。
2. 根據權利要求1所述的二氧化鈦納米管/髙效玻纖濾紙原位合成擔載方 法，其特征在于步驟(l)所述的反應釜由特氟龍材料制成。
3. 根據權利要求1所述的二氧化鈦納米管/高效玻纖濾紙原位合成擔載方 法，其特征在于所述步驟(2)中的反應溫度為140TC。
4. 根據權利要求1所述的二氧化鈦納米管/髙效玻纖濾紙原位合成擔載方 法，其特征在于所述NaOH溶液的濃度為10 14摩爾/升。
5. 根據權利要求4所述的二氧化鈦納米管/髙效玻纖濾紙原位合成擔載方 法，其特征在于所述NaOH溶液的濃度為10摩爾/升。
全文摘要
本發明公開了一種二氧化鈦納米管/高效玻纖濾紙原位合成擔載方法，其特征在于，包括下列步驟(1)將TiO<sub>2</sub>粉末加入到NaOH溶液中，然后將混合溶液移入反應釜中；(2)經過恒溫、時間6h～72h的水熱反應后，得到沉淀物，反應溫度為110℃～160℃；(3)將步驟(2)所得到的沉淀物混合在乙醇中，超聲分散處理15min后形成穩定的懸濁液，再通過HEPA濾紙用去離子水反復過濾清洗，直至濾液呈中性；(4)將步驟(3)所得的HEPA濾紙在60℃以下烘干。本發明實現了玻璃纖維濾紙的自清潔殺菌功能，延長了濾紙的使用壽命，并且工藝簡單，對材料要求不高，適合工業化生產。
文檔編號D06M11/46GK101279168SQ20081002522
公開日2008年10月8日 申請日期2008年4月28日 優先權日2008年4月28日
發明者凱 代, 程曉榮, 蘆露華, 韋 陳 申請人:蘇州納米技術與納米仿生研究所