本發(fā)明涉及一種環(huán)保材料及環(huán)保裝置，尤其涉及一種磷灰石覆蓋二氧化鈦環(huán)保材料、該材料制作的環(huán)保裝置、以及該材料和環(huán)保裝置的制備方法。

背景技術(shù)：

二氧化鈦(TiO₂)中的銳鈦礦晶型結(jié)構(gòu)具有光催化活性，尤其是粒徑降至納米級別情況下，光催化效率明顯提高，許多研究表明，銳鈦礦可以無選擇的降解大量有機物和一些無機物。

二氧化鈦本身吸附性較差，不能吸附有害物質(zhì)，羥基磷灰石表明具有羥基，對有害物質(zhì)具有較強的吸附能力，因此，羥基磷灰石與二氧化鈦復合材料的研究日益增多。

CN102719116B利用羥基磷灰石能夠被帶有極性官能團化合物修飾的性質(zhì)，采用端羧基類化合物對羥基磷灰石進行表面改性，然后與表面氨基改性的二氧化鈦進行反應(yīng)。

CN103551170A公開了一種羥基磷灰石包裹的納米二氧化鈦粉末，然后添加到聚合物中(如纖維或塑料)介質(zhì)內(nèi)，但是，二氧化鈦被聚合物包覆，與污染物的接觸面積、接觸機會降低。CN100352515C公開了一種丙烯酸樹脂、磷灰石被覆二氧化鈦光觸媒溶液噴灑在基材上制備薄膜的方法，使光觸媒能夠暴露在薄膜表面，但是二氧化鈦含量較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對羥基磷灰石/二氧化鈦光觸媒存在的問題，本發(fā)明提供了一種羥基磷灰石/二氧化鈦光觸媒環(huán)保材料、以及所述光觸媒環(huán)保材料的應(yīng)用和制備方法。

本發(fā)明第一個方面是提供一種羥基磷灰石/二氧化鈦光觸媒環(huán)保材料的制備方法，包括：將片狀二氧化鈦薄膜浸泡于羥基磷灰石溶液中，使羥基磷灰石結(jié)晶附著在片狀二氧化鈦表面。

本發(fā)明第一個方面所述的方法中，羥基磷灰石溶液溫度優(yōu)選為30-42℃，更優(yōu)選為33-40℃，更優(yōu)選為35-37℃。

本發(fā)明第一個方面所述的方法中，所述浸泡的時間優(yōu)選為至少0.5小時，更優(yōu)選為至少1小時，如1-36小時，更優(yōu)選為5-28小時，更優(yōu)選為10-24小時，更優(yōu)選為15-20小時，如16小時、17小時、18小時、19小時。

本發(fā)明第一個方面所述的方法中，所述羥基磷灰石溶液中，羥基磷灰石質(zhì)量百分比優(yōu)選為0.5％-10％，更優(yōu)選為1％-8％，更優(yōu)選為2％-6％，更優(yōu)選為4％-5％。

本發(fā)明第一個方面所述的方法中，所述羥基磷灰石溶液中，還可以包括助劑，如增稠劑、表面活性劑、水溶性樹脂等。

其中，所述水溶性樹脂在所述羥基磷灰石溶液中的質(zhì)量百分百優(yōu)選為1％-7％，更優(yōu)選為2％-4％。

其中，所述增稠劑和/或表面活性劑在所述羥基磷灰石溶液中的質(zhì)量百分百優(yōu)選為不超過2％，更優(yōu)選為不超過1.5％，更優(yōu)選為不超過1％，更優(yōu)選為不超過0.5％。

本發(fā)明第一個方面所述的方法中，所述片狀二氧化鈦與羥基磷灰石質(zhì)量比例優(yōu)選為(8-9)︰(1-2)。

本發(fā)明第二個方面是提供一種羥基磷灰石/二氧化鈦光觸媒環(huán)保材料，包括片狀二氧化鈦以及附著在所述片狀二氧化鈦表面的羥基磷灰石晶體。

本發(fā)明第二個方面所述的羥基磷灰石/二氧化鈦光觸媒環(huán)保材料中，所述片狀二氧化鈦與羥基磷灰石質(zhì)量比例優(yōu)選為(8-9)︰(1-2)。更優(yōu)選地，所述羥基磷灰石質(zhì)量百分含量優(yōu)選為5％-30％，更優(yōu)選為10％-25％，更優(yōu)選為15％-20％；所述片狀二氧化鈦質(zhì)量百分含量優(yōu)選為70％-95％，更優(yōu)選為75％-90％，更優(yōu)選為80％-85％。

本發(fā)明第二個方面所述的羥基磷灰石/二氧化鈦光觸媒環(huán)保材料中，還可以包括不超過5％其他成分，所述其他成分優(yōu)選為制備所述羥基磷灰石/二氧化鈦光觸媒環(huán)保材料時摻雜進入的組分，如增稠劑、表面活性劑、水溶性樹脂等。

本發(fā)明第二個方面所述的羥基磷灰石/二氧化鈦光觸媒環(huán)保材料，優(yōu)選為由第一個方面所述方法制備。

本發(fā)明第二個方面所述的羥基磷灰石/二氧化鈦光觸媒環(huán)保材料，所述羥基磷灰石晶體垂直分布在片狀二氧化鈦表面。

本發(fā)明第二個方面所述的羥基磷灰石/二氧化鈦光觸媒環(huán)保材料，所述羥基磷灰石晶體間隔優(yōu)選為0.1至0.5微米。

本發(fā)明第二個方面所述的羥基磷灰石/二氧化鈦光觸媒環(huán)保材料，所述羥基磷灰石晶體高度優(yōu)選為0.3至1.0微米。

本發(fā)明第二個方面所述的羥基磷灰石/二氧化鈦光觸媒環(huán)保材料，所述片狀二氧化鈦厚度優(yōu)選為0.1-0.5微米，如0.2微米、0.3微米、0.4微米。

本發(fā)明第三個方面是提供一種光觸媒環(huán)保裝置，包括裝置本體，所述裝置本體至少一個表面上覆蓋二氧化鈦層，二氧化鈦層表面附著有羥基磷灰石晶體。

本發(fā)明第三個方面所述的光觸媒環(huán)保裝置，所述裝置本體可以是任意能夠負載所述二氧化鈦層的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例中，所述裝置本體優(yōu)選為陶瓷，如白云陶器等。

本發(fā)明第三個方面所述的光觸媒環(huán)保裝置，所述裝置本體的形狀可以是規(guī)則或不規(guī)則形狀，更優(yōu)選地，所述裝置本體可以是優(yōu)選為空心結(jié)構(gòu)，并且至少有氣孔、或氣流通道將外界空氣與裝置本體內(nèi)部空腔連通。

本發(fā)明第三個方面所述的光觸媒環(huán)保裝置，還可以包括硅藻土層，所述硅藻土層位于裝置本體表面，并且至少部分硅藻土層與二氧化鈦層不接觸。更優(yōu)選地，所述二氧化鈦層與所述硅藻土層位于裝置本體的兩個表面上，如硅藻土層位于空心結(jié)構(gòu)的空腔內(nèi)壁，二氧化鈦層位于裝置本體的外表面。

本發(fā)明第三個方面所述的光觸媒環(huán)保裝置，所述羥基磷灰石晶體垂直分布在片狀二氧化鈦表面。

本發(fā)明第三個方面所述的光觸媒環(huán)保裝置，所述羥基磷灰石晶體間隔優(yōu)選為0.1至0.5微米。

本發(fā)明第三個方面所述的光觸媒環(huán)保裝置，所述羥基磷灰石晶體高度優(yōu)選為0.3至1.0微米。

本發(fā)明第三個方面所述的光觸媒環(huán)保裝置，所述片狀二氧化鈦厚度優(yōu)選為0.1-0.5微米，如0.2微米、0.3微米、0.4微米。

本發(fā)明第三個方面所述的光觸媒環(huán)保裝置，所述羥基磷灰石晶體通過第一個方面所述方法附著在二氧化鈦層表面。

本發(fā)明上述內(nèi)容中，所述水溶性樹脂優(yōu)選為纖維素、植物膠、動物膠、羧甲基淀粉、羥基和/或羧基修飾的纖維素、醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮等。

本發(fā)明所提供的光觸媒環(huán)保材料、環(huán)保裝置，制備方法簡單，能夠最大程度的吸附有害氣體、并充分分解所述氣體，且能夠重復使用。

附圖說明

圖1為不同浸泡時間條件下羥基磷灰石結(jié)晶情況；

圖2為本發(fā)明制備的羥基磷灰石/二氧化鈦光觸媒環(huán)保材料斷面結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明光觸媒環(huán)保裝置分解氨氣效果圖；

圖4為本發(fā)明光觸媒環(huán)保裝置硫化氫效果圖；

圖5為本發(fā)明光觸媒環(huán)保裝置分解TVOC效果圖；

圖6為本發(fā)明光觸媒環(huán)保裝置分解乙烯氣體效果圖；

圖7為本發(fā)明光觸媒環(huán)保裝置對水果保鮮試驗(一個月)對比圖。

具體實施方式

實施例1

取羥基磷灰石10g、丙烯酸樹脂20g、增稠劑5g，配置成1kg羥基磷灰石水溶液，溶液溫度維持在37℃。

將80g片狀二氧化鈦薄膜浸泡于浸泡在上述溶液中，緩慢攪拌，是磷灰石直接結(jié)晶附著在二氧化鈦表面，如圖1所示，1小時后出現(xiàn)了結(jié)晶(圖1A)，5小時后羥基磷灰石晶體已經(jīng)覆蓋二氧化鈦表面(圖1B)，17小時后，轉(zhuǎn)化成結(jié)晶體較小的羥基磷灰石覆蓋二氧化鈦(圖1C)。羥基磷灰石晶體垂直分布在二氧化鈦表面，晶體間隔0.1-0.5微米。

如圖2所示，本實施例中，二氧化鈦薄膜厚度為0.3微米，其表面析出的羥基磷灰石晶體厚度(高度)為0.7微米。

實施例2

本實施例提供了一種光觸媒環(huán)保裝置，包括中空的卵形本體，卵形本體內(nèi)壁涂覆硅藻土，外壁為本發(fā)明所述羥基磷灰石/二氧化鈦光觸媒環(huán)保材料，二氧化鈦層附在卵形本體上。

本實施例提供的光觸媒環(huán)保裝置可置于冰箱、汽車、起居室、衣櫥、廚房、鞋柜、玄關(guān)、廁所等場所，用于去除異味和有害物質(zhì)。

參照圖3，本發(fā)明光觸媒環(huán)保裝置在5分鐘之內(nèi)將氨氣分解80％以上，30分鐘內(nèi)將11ppm濃度的氨氣完全分解。參照圖4，本發(fā)明光觸媒環(huán)保裝置能夠有效的分解硫化氫氣體，30分鐘內(nèi)分解了約80％的硫化氫氣體，120分鐘內(nèi)將24ppm的硫化氫完全分解。因此，本發(fā)明光觸媒裝置能夠有效除臭。

參照圖5，本發(fā)明光觸媒環(huán)保裝置能夠分解室內(nèi)有機揮發(fā)物TVOC(Total Volatile Organic Compound)效果較好，30分鐘內(nèi)TVOC降低了70％，60分鐘內(nèi)TVOC降低了85％，180分鐘后TVOC分解完畢。因此可以有效的凈化室內(nèi)空氣。

本發(fā)明光觸媒環(huán)保裝置還可用于分解乙烯氣體，參照圖6，隨著時間的延長，乙烯氣體被逐漸分解。因此，本發(fā)明光觸媒環(huán)保裝置可以用于水果的保鮮，如圖7所示，直接密封的蘋果在一個月后表面出現(xiàn)褶皺、以及腐爛(圖7B)，相比之下，與本發(fā)明光觸媒環(huán)保裝置一起密封的蘋果在一個月后依然保持新鮮狀態(tài)(圖7A)。

另外，本發(fā)明光觸媒環(huán)保材料以及環(huán)保裝置，在太陽下爆嗮后，可以重復使用，還解決了光觸媒難以回收的問題。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。