1.2 国内研究现状
我国有关空气净化功能纺织品的研究和应用开发从2000 年才逐渐起步.近10 年来,一些研究院所、大学进行了较系统的研究和应用,但在深度和广度上与国际先进水平仍有较大的差距,离工业化生产还有一段距离.
董永春等人采用沉积法制备了TiO2-Ag 复合纳米光触媒水分解液,再用浸轧法负载到织物表面,制成了具有光催化特性的纳米光触媒负载涤棉混纺织物,并通过试验证明纳米光触媒能在较短时间内将空气中的氨基本上去除.[13]26徐英连等人采用性能稳定的无机物整理剂纳米羟基磷灰石对棉织物进行后整理,用以提高棉织物在光催化作用中的光学稳定性及对纳米TiO2的吸附性,采用正交试验研究以棉织物为载体的TiO2光催化功能材料制备的关键技术.[14]Dalton等人用溶胶-凝胶法制得TiO2然后负载到玻璃纤维上,研究其对室内空气中CO 的去除效果,结果表明:随着室内湿度的增加,CO 去除效率明显增加.[15]沈杭燕等人研究证明了锐钛矿型纳米TiO2对环境中的所有有害物系都有很好的催化活性,特别是对分子质量较小的有机物,转化率很快达到100%.[16]杨建忠等人通过对几种典型净化织物(涤棉平布、滤尘针刺无纺布、蜂窝活性炭滤网)进行纳米TiO2整理,研究了其光催化净化甲醛的性能.滤尘针刺无纺布的TiO2附着量较高,净化甲醛率可达89.7%;借助活性炭的吸附净化作用,蜂窝活性炭滤网经TiO2整理也具有较好的净化效果.[17]62姚玉元、陈文兴等人通过螯合方法将光催化剂整理到蚕丝纤维上制得新型空气净化材料,发现其对硫化氢和甲硫醇有很好的去除效果.[18]张穗新发明的“具有空气净化功能的多层复合型微米、纳米涂层材料及用途”技术,能有效防止和消除室内污染.该材料是由活性炭与微米、纳米光触媒材料通过无毒胶浆混合形成基层,并在基层上通过无毒胶浆涂覆纳米光触媒材料层.何瑾馨等人在空气净化功能织物方面进行了系统研究,已申请专利9 项,通过低温原位合成法和原位沉积法制备了钛基空气净化功能织物,对甲醛和苯有很好的去除效果.
目前,国内外生产空气净化功能织物的公司还很少,日本有可乐丽公司、东丽公司和小松精炼公司.国内暂时还没有公司生产,主要研究单位有东华大学、青岛大学、上海工程技术大学、天津工业技术大学等,其中东华大学和江苏联发纺织股份有限公司联合研发的空气净化功能织物克服了光催化剂负载织物后强力损伤和光催化活性低等技术难题,已进入中试阶段,将有空气净化功能纺织品面世.
2 空气净化功能织物的净化机理
空气净化功能织物就是在织物表面通过后整理方式负载上光催化剂,使其达到净化空气的效果.在众多光催化剂中,研究最多的是半导体材料,主要包括金属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、化学性质稳定、对人体无毒,故是目前公认的最佳光反应催化剂.其中锐钛矿晶型纳米TiO2是制备空气净化功能织物中应用最广的一类光催化剂,其净化机理:将光催化剂处理到织物表面后,利用波长为380 nm 的紫外光使布面的纳米TiO2价带上的电子被激发至导带,产生自由电子(e)-空穴(h+)对,它们将空气中的氧活化,产生活性氧(O2-)和羟基自由基(·OH),当污染吸附于其表面时,就会与自由电子或空穴结合,发生氧化还原反应,达到净化空气的效果.其净化空气过程如图1 所示.
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