1. 研究目的与意义
随着我国国民经济的迅速发展和人们生活水平的不断提高,装饰装修已成为生活中平常的事情。由于装饰装修和家具中大量使用各类人造板,使得人造板产得到广泛的应用,随之人造板与人们的生活和健康也变得越越密切相关。然而,人造板产品在给人们带来高档装饰的同时也给我们周围的居住环境带来了污染。其中,造成污染的罪魁首是人造板生产过程中的有机成分胶粘剂中的甲醛。甲醛是一种有特殊气味的气体,对人体视觉系统及呼吸系统黏膜具有强烈的刺激作用,长期处于高浓度甲醛空气中,会对人的皮肤、心脏及神经系统等产生危害。可是脲醛树脂是当前最主要的木质复合材料胶黏剂,而甲醛是其主要成分,其中残留未参与反应的部分在室温条件下会缓慢释放出来,严重影响着广大消费者的身心健康。
自20世纪50年代以来,人们就从甲醛的源头上进行了许多净化研究和实际应用。室内通风是最原始的去除甲醛的方法,通过室内外气体流动将室内甲醛带出室外,但这只能暂时稀释室内甲醛的浓度,而且室内通风受时间、地点的限制;空调的使用最初也被认为是处理甲醛等有害气体的有效途径,有害气体被抽出,送进新鲜空气。但是,随着人们认识的提高,发现空调只能对室内有害气体进行稀释,且空调的使用受到季节等因素的制约。目前,常用的空气净化器主要应用活性炭等材料的强吸附性吸附甲醛等污染物,但需要人们定期清洁、更换吸附材料,否则容易造成二次污染。相对于物理法的短效和易二次污染等缺点,化学降解法因具有持续高效、彻底清除、方便快捷等优势越来越受到人们的青睐,且以光触媒最具优势。研究发现,纳米二氧化钛能在常温常压下使多种有害气体分解为无害气体,不会造成二次污染,且光催化氧化无选择性,反应所需的温度范围宽,使用成本低,不需更换再生,在空气净化方面具有一定的应用潜力。
可是tio2存在太阳能利用率低、光催化效率较低、粉体容易聚集且难以回收等缺点从而限制了其更好的推广应。通过添加蛋白石,可以利用其中的sio2比表面积大、吸附性强的优点,充分发挥tio2光催化降解性能,达到较好的自清洁效果,同时具有优异的抗紫外线性能。
2. 国内外研究现状分析
国外的研究现状:
近年来,国际上对光催化法治理环境给予了充分的重视,并于1992年11月在加拿大召开了第一届水和空气的tio2光催化净化处理的国际会议。与此同时,各发达国家纷纷提出了发展纳米的科技战略,其中包括美国2000年提出的著名的国家纳米发展计划。美国人计划用22亿美元和5年时间发展纳米科技。日本、美国、德国均投入巨资开展研究与开发工作,并大力推动其产业化。其中纳米光催化涂料已经用十医院、隧道、隔音墙和住宅等领域,其它应用光催化技术的产品还有数十种。在日本大批公司正在这个新兴的技术领域进行角逐。日本是展开纳米技术基础应用研究最早的国家。早在1981年,日本科学技术厅就推出了先进技术的探索研究计划,研究内容绝大部分是纳米技术的前沿课题。日本不断有tio2光催化剂环境净化技术的新研究成果报道。从十几年前就一直在研究tio2光催化剂的名古屋工业技术研究所近年来取得了丰硕的成果:用烷氧基钛为原料用溶胶一凝胶法在玻璃上形成耐久透明的tio2薄膜;用成形法形成tio2多孔性膜;用含有超微镍粒子制备tio2光催化剂,在废水处理中利用磁性便十回收重用。
除了政府机构及一些研究所外,日本企业界也积极投资纳米技术的发展。日本企业界是发展纳米技术的主力军,三菱、伊藤忠和丸红等综合商社已经或计划同美国的风险企业设立合资公司,把纳米技术列为新的发展项目。日立集团新设立了纳米技术管理推进中心。东丽公司已决定投资50亿日元建立专门的纳米技术研究所。大阪府立大学安保正一教授研制成功利用可见光引起光分解反应的第二代tio2光催化剂,有望成为能量转换(太阳能转化成氢能)、环境净化和工业合成用的高性能催化剂。第二代tio2光催化剂使用离子注入法注入铬或钒制成的。不久前,安保正一还利用tio2光催化剂用co2和水合成了甲醇。由此看来,tio2光催化剂还可能应用大气中温室效应气体co2的固定。不过,这两方面的研究尚属十起步阶段,离实用化的目标还很远,目前主要研究的还是tio2在环境净化中的应用。
3. 研究的基本内容与计划
通过特殊的方法在三聚氰胺树脂中添加纳米二氧化钛和蛋白石,制备获得具有清除甲醛功能的三聚氰胺浸渍纸,将之覆贴于人造板表面制成净醛功能型装饰板。研究纳米二氧化钛和蛋白石的施加工艺对装饰材料净醛功能的影响,探索纳米二氧化钛和蛋白石的净醛机理,以获得在生产、销售和使用全过程中自行降解板材内游离甲醛的绿色复合材料。具体研究内容包括:
1、研究纳米二氧化钛和蛋白石的净醛效果。
2、探索纳米二氧化钛和蛋白石的净醛机理。
4. 研究创新点
通过蛋白石的物理吸附作用在TiO2周围形成高浓度环境,促进甲醛气体与TiO2的接触,使蛋白石与负载的TiO2产生协同作用,有效除去甲醛。
