调湿和净化双功能材料的制备方法与流程
本发明是关于新材料技术，特别是关于一种调湿和净化双功能材料的制备方法。
背景技术：
1、目前市场调湿材料主要以天然硅藻土、多孔沸石、高岭土、凹凸棒、亲水聚合物等为原料。因这些天然多孔材料廉价易得，所以也是目前市场上调湿材料的主要原材料。但是这些天然多孔材料比表面积普遍较小(一般≤60m2/g)，所以调湿性能也受限。第二类材料利用cacl2等无机盐具有吸潮的特点，通过后处理方式直接在多孔材料或者纤维基材上添加此类吸水性无机盐。此类方法操作简单，但是无机盐多在材料表面覆盖，难以在材料内部形成分子级别的均匀分散，从而造成调湿性能不足的局限。
2、市场也有用于去除甲醛等气体净化的产品，其主要也有两类产品，第一类也是利用多孔碳等高比表面积，对甲醛吸附去除，但是因为吸附容量的限制容易达到饱和，而且可能导致吸附的甲醛在升温等环境过程中二次释放，造成次生污染。第二类是基于活性化合物如金属或者金属氧化物催化剂如ag离子，氧化锰和二氧化钛等，将甲醛催化降解为二氧化碳和水。该类催化过程无二次污染，绿色高效，没有易达饱和的限制。锰系催化剂因其经济实惠而且高效，所以也是目前应用最广泛的甲醛去除材料之一。
3、室内微环境中空气质量对高价值设备和人体等具有重要影响。过高的湿度会引起凝露而导致电子设备短路，也易滋生霉菌等微生物，造成人体过敏反应。而过低的湿度会造成设备快速老化和皮肤开裂。另一方面，比如环境中甲醛等能逐渐腐蚀设备，并造成呼吸道疾病甚至于癌症。所以开发具有调湿和净化双重功能材料对现实生活具有重要意义。目前市场中调湿净化材料主要以天然硅材料如硅藻土和光催化剂如二氧化钛等以后处理等物理混合制得，所得材料分散性较差，动态协同性不强。
4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种调湿和净化双功能材料的制备方法。
2、为实现上述目的，本发明的实施例提供了调湿和净化双功能材料的制备方法，包括：将硅源和碱充分混合后形成混合溶液，在引入ph调节剂调整ph和引入催化剂(注意这里的调整ph和引入催化剂无明确顺序要求：即可以先实施调整ph步骤再引入催化剂；也可以先实施引入催化剂步骤在调整ph)后经30-150℃老化0.1-36小时，再干燥即可；
3、其中调整ph为以ph调节剂调整ph至5-13；引入催化剂为加入催化剂前驱体或直接加入催化剂材料。催化剂材料选自mno2、ag、二氧化钛等。优选的，干燥温度为50-500℃。ph调节剂选自酸。
4、在本发明的一个或多个实施方式中，硅源和碱的质量比为(300：1)-(1：50)。
5、在本发明的一个或多个实施方式中，碱选自醋酸钾、醋酸钠、醋酸锂、醋酸钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化镁、碳酸钠、碳酸钾、柠檬酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸锂、柠檬酸钙。
6、在本发明的一个或多个实施方式中，硅源选自工业原材料硅源和天然硅源。
7、在本发明的一个或多个实施方式中，工业原材料硅源选自氯化有机硅烷、乙氧基硅烷、甲氧基硅烷、硅酸盐、硅胶。
8、在本发明的一个或多个实施方式中，天然硅源选自硅藻土、凹凸棒、高岭土、石英、硅石、硅砂、沸石、海泡石、膨润土、绿坡缕石、粘土、叶蜡石、蒙脱石、白铅矿、云母、膨润土。
9、在本发明的一个或多个实施方式中，混合溶液的溶剂为醇与0-100％的纯水混合得到，以醇质量为基础计量。
10、在本发明的一个或多个实施方式中，醇选自乙醇、甲醇、丙醇、丁醇、异丙醇。
11、在本发明的一个或多个实施方式中，ph调节剂引入和/或催化剂引入和/或老化和/或干燥的过程中还原位引入适量调湿剂。酸选自硫酸、氯化氢、硝酸、柠檬酸、醋酸及其溶液。原位引入指不额外地添加，原位利用反应副产物既作为功能性调湿剂，同时作为形成多孔结构的盐模版。
12、在本发明的一个或多个实施方式中，ph调节剂包括硫酸、盐酸、硝酸、柠檬酸、强酸弱碱盐。
13、在本发明的一个或多个实施方式中，强酸弱碱盐选自氯化铁、氯化铵、氯化铝、氯化钙、硫酸铁、氯化铵、硫酸铵。
14、在本发明的一个或多个实施方式中，催化剂前驱体为锰酸盐。
15、在本发明的一个或多个实施方式中，锰酸盐选自锰酸锌、锰酸钾、锰酸钠、锰酸钙、锰酸锂、锰酸钡、锰酸镁、高锰酸锌、高锰酸钾、高锰酸钠、高锰酸钙、高锰酸锂、高锰酸钡、高锰酸镁。
16、在本发明的一个或多个实施方式中，催化剂材料为纳米颗粒催化剂，所述纳米颗粒催化剂选自：一氧化锰纳米颗粒、二氧化锰纳米颗粒、三氧化二锰纳米颗粒、银锰复合纳米颗粒、钛锰复合纳米颗粒、铁锰复合纳米颗粒。
17、在本发明的一个或多个实施方式中，还包括水洗步骤：以适量水进行冲洗。这里的水可以为去离子水等。
18、在本发明的一个或多个实施方式中，催化剂前驱体选自锰酸锌、锰酸钾、锰酸钠、锰酸钙、锰酸锂、锰酸钡、锰酸镁、高锰酸锌、高锰酸钾、高锰酸钠、高锰酸钙、高锰酸锂、高锰酸钡、高锰酸镁。优选的，催化剂前驱体为以催化剂溶液形式加入，其溶剂为水或者水-醇混合溶剂(水-醇混合溶剂以醇为计量基础，其中醇的质量百分比0-90％)。优选的，催化剂溶液中催化剂前驱体加入量占催化剂溶液质量的百分比的0.01％-50.00％。催化剂前驱体在催化剂溶液中通过氧化还原反应形成锰基纳米颗粒催化剂。
19、与现有技术相比，根据本发明实施方式的调湿和净化双功能材料的制备方法，自模板法制备调湿和净化双功能多孔材料，2，调湿和净化功能根据需要可调：a调整ph可以控制水解速度和形成纳米氧化硅纳米颗粒的粒径，从而控制材料的孔隙率，调整无机盐副产物在材料中的含量，也可以调整调湿性能。3，无需外加无机盐等后处理调湿剂，充分将反应副产物资源化。4，调整锰催化剂前驱体的量可以调整净化效果。
技术特征：
1.一种调湿和净化双功能材料的制备方法，包括：
2.如权利要求1所述的调湿和净化双功能材料的制备方法，其特征在于，所述硅源和碱的质量比为(300：1)-(1：50)。
3.如权利要求1所述的调湿和净化双功能材料的制备方法，其特征在于，所述碱选自醋酸钾、醋酸钠、醋酸锂、醋酸钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化镁、碳酸钠、碳酸钾、柠檬酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸锂、柠檬酸钙。
4.如权利要求1所述的调湿和净化双功能材料的制备方法，其特征在于，所述硅源选自工业原材料硅源和天然硅源。
5.如权利要求4所述的调湿和净化双功能材料的制备方法，其特征在于，所述工业原材料硅源选自氯化有机硅烷、乙氧基硅烷、甲氧基硅烷、硅酸盐、硅胶。
6.如权利要求4所述的调湿和净化双功能材料的制备方法，其特征在于，所述天然硅源选自硅藻土、凹凸棒、高岭土、石英、硅石、硅砂、沸石、海泡石、膨润土、绿坡缕石、粘土、叶蜡石、蒙脱石、白铅矿、云母、膨润土。
7.如权利要求1所述的调湿和净化双功能材料的制备方法，其特征在于，所述混合溶液的溶剂为醇与0-100％的纯水混合得到，以醇质量为基础计量。
8.如权利要求7所述的调湿和净化双功能材料的制备方法，其特征在于，所述醇选自乙醇、甲醇、丙醇、丁醇、异丙醇。
9.如权利要求1所述的调湿和净化双功能材料的制备方法，其特征在于，所述ph调节剂引入和/或催化剂引入和/或老化和/或干燥的过程中原位引入适量调湿剂。
10.如权利要求1或9所述的调湿和净化双功能材料的制备方法，其特征在于，所述ph调节剂选自硫酸、盐酸、硝酸、柠檬酸、强酸弱碱盐。
11.如权利要求10所述的调湿和净化双功能材料的制备方法，其特征在于，所述强酸弱碱盐选自氯化铁、氯化铵、氯化铝、氯化钙、硫酸铁、氯化铵、硫酸铵。
12.如权利要求1所述的调湿和净化双功能材料的制备方法，其特征在于，所述催化剂前驱体为锰酸盐。
13.如权利要求12所述的调湿和净化双功能材料的制备方法，其特征在于，所述锰酸盐选自锰酸锌、锰酸钾、锰酸钠、锰酸钙、锰酸锂、锰酸钡、锰酸镁、高锰酸锌、高锰酸钾、高锰酸钠、高锰酸钙、高锰酸锂、高锰酸钡、高锰酸镁。
14.如权利要求1所述的调湿和净化双功能材料的制备方法，其特征在于，所述催化剂材料为纳米颗粒催化剂，所述纳米颗粒催化剂选自：一氧化锰纳米颗粒、二氧化锰纳米颗粒、三氧化二锰纳米颗粒、银锰复合纳米颗粒、钛锰复合纳米颗粒、铁锰复合纳米颗粒。
15.如权利要求1所述的调湿和净化双功能材料的制备方法，其特征在于，还包括水洗步骤：以适量的水进行冲洗。
技术总结
本发明公开了调湿和净化双功能材料的制备方法，包括：将硅源和碱充分混合后形成混合溶液，在引入pH调节剂调整pH和引入催化剂后经30‑150℃老化0.1‑36小时，再干燥即可；其中调整pH为以pH调节剂调整pH至5‑13；引入催化剂为加入催化剂前驱体或直接加入催化剂材料。本发明以多孔无机纳米材料为基质，采用先进的自模版纳米材料制备技术，具有精巧的材料设计，并能精准调节官能化纳米材料的组分，调湿和空气净化两种功能互不干扰，高效协同。
技术研发人员：徐武军,陈军艳
受保护的技术使用者：纳诺维（苏州）材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23