1.2 國內研究現狀
我國有關空氣凈化功能紡織品的研究和應用開發從2000 年才逐漸起步.近10 年來,一些研究院所、大學進行了較系統的研究和應用,但在深度和廣度上與國際先進水平仍有較大的差距,離工業化生產還有一段距離.
董永春等人采用沉積法制備了TiO2-Ag 復合納米光觸媒水分解液,再用浸軋法負載到織物表面,制成了具有光催化特性的納米光觸媒負載滌棉混紡織物,并通過試驗證明納米光觸媒能在較短時間內將空氣中的氨基本上去除.[13]26徐英連等人采用性能穩定的無機物整理劑納米羥基磷灰石對棉織物進行后整理,用以提高棉織物在光催化作用中的光學穩定性及對納米TiO2的吸附性,采用正交試驗研究以棉織物為載體的TiO2光催化功能材料制備的關鍵技術.[14]Dalton等人用溶膠-凝膠法制得TiO2然后負載到玻璃纖維上,研究其對室內空氣中CO 的去除效果,結果表明:隨著室內濕度的增加,CO 去除效率明顯增加.[15]沈杭燕等人研究證明了銳鈦礦型納米TiO2對環境中的所有有害物系都有很好的催化活性,特別是對分子質量較小的有機物,轉化率很快達到100%.[16]楊建忠等人通過對幾種典型凈化織物(滌棉平布、濾塵針刺無紡布、蜂窩活性炭濾網)進行納米TiO2整理,研究了其光催化凈化甲醛的性能.濾塵針刺無紡布的TiO2附著量較高,凈化甲醛率可達89.7%;借助活性炭的吸附凈化作用,蜂窩活性炭濾網經TiO2整理也具有較好的凈化效果.[17]62姚玉元、陳文興等人通過螯合方法將光催化劑整理到蠶絲纖維上制得新型空氣凈化材料,發現其對硫化氫和甲硫醇有很好的去除效果.[18]張穗新發明的“具有空氣凈化功能的多層復合型微米、納米涂層材料及用途”技術,能有效防止和消除室內污染.該材料是由活性炭與微米、納米光觸媒材料通過無毒膠漿混合形成基層,并在基層上通過無毒膠漿涂覆納米光觸媒材料層.何瑾馨等人在空氣凈化功能織物方面進行了系統研究,已申請專利9 項,通過低溫原位合成法和原位沉積法制備了鈦基空氣凈化功能織物,對甲醛和苯有很好的去除效果.
目前,國內外生產空氣凈化功能織物的公司還很少,日本有可樂麗公司、東麗公司和小松精煉公司.國內暫時還沒有公司生產,主要研究單位有東華大學、青島大學、上海工程技術大學、天津工業技術大學等,其中東華大學和江蘇聯發紡織股份有限公司聯合研發的空氣凈化功能織物克服了光催化劑負載織物后強力損傷和光催化活性低等技術難題,已進入中試階段,將有空氣凈化功能紡織品面世.
2 空氣凈化功能織物的凈化機理
空氣凈化功能織物就是在織物表面通過后整理方式負載上光催化劑,使其達到凈化空氣的效果.在眾多光催化劑中,研究最多的是半導體材料,主要包括金屬氧化物和硫族化合物,如TiO2、ZnO、CdS、WO3、SnO2等.由于TiO2光催化效率高、化學性質穩定、對人體無毒,故是目前公認的最佳光反應催化劑.其中銳鈦礦晶型納米TiO2是制備空氣凈化功能織物中應用最廣的一類光催化劑,其凈化機理:將光催化劑處理到織物表面后,利用波長為380 nm 的紫外光使布面的納米TiO2價帶上的電子被激發至導帶,產生自由電子(e)-空穴(h+)對,它們將空氣中的氧活化,產生活性氧(O2-)和羥基自由基(·OH),當污染吸附于其表面時,就會與自由電子或空穴結合,發生氧化還原反應,達到凈化空氣的效果.其凈化空氣過程如圖1 所示.
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