納米銀的制備及其甲醛去除效果研究

崔 俊 陸浩浩 徐雄剛 袁 進(jìn) 施凱順 劉廷鳳

（南京工程學(xué)院 江蘇 南京 211167）

納米銀的制備及其甲醛去除效果研究

崔 俊 陸浩浩 徐雄剛 袁 進(jìn) 施凱順 劉廷鳳

（南京工程學(xué)院 江蘇 南京 211167）

采取銀氨配離子還原法制備納米銀，并使用掃描電鏡對(duì)所制得的粉末進(jìn)行表征。探討在氣相與液相兩種條件下，不同劑量的納米銀及其吸收劑對(duì)甲醛的吸收效果，并與市面所售光觸媒產(chǎn)品進(jìn)行去除甲醛效率的比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，納米銀作為光催化劑在可見(jiàn)光條件下，能夠提高甲醛吸收劑在液相與氣相中的吸收效率。

納米銀；甲醛；可見(jiàn)光

0 引言

室內(nèi)裝飾材料釋放的甲醛氣體對(duì)人的身體健康有很大的危害。目前，對(duì)于控制室內(nèi)甲醛的技術(shù)研究很快，在凈化技術(shù)方面，活性炭吸附法，等離子分解法，催化臭氧氧化法，光催化法等在處理室內(nèi)空氣中污染物都具有一定的效果。

其中光催化法能夠消除空氣中的污染物，特別是能夠有效降解空氣中揮發(fā)性有機(jī)物，是一種安全，持久性的凈化方法。TiO2［1］以其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)毒無(wú)害，光催化性能優(yōu)越成為研究最多的催化劑，但其反應(yīng)條件須在紫外燈的照射下才具有光催化活性。

當(dāng)前納米材料研制是當(dāng)今科學(xué)研究中最為活躍的領(lǐng)域之一，并廣泛運(yùn)用于室內(nèi)污染控制，貴金屬納米顆粒由于表面等離基元共振，能有效地吸收可見(jiàn)光，而且，等離子體顆粒的最大吸收波長(zhǎng)取決于尺寸，形狀及周圍的電解質(zhì)環(huán)境等因素。Awazu［2］等利用納米銀在可見(jiàn)光區(qū)的等離基元共振，研究了一種等離子體光催化劑，納米銀不僅具備了納米材料的高表面能特性，并具有良好的抗菌作用，本實(shí)驗(yàn)嘗試在可見(jiàn)光的條件下，以納米銀做光催化劑，探究其去除甲醛的催化效率。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器及設(shè)備

紫外-可見(jiàn)光分光分度計(jì)，大氣采樣器（吉大小天鵝），多參數(shù)室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀一臺(tái)（GDYK-221M），真空壓縮機(jī)，噴槍。

1.2 試劑

硝酸銀（上海試劑一廠，分析純），雙氧水（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，分析純），氨水（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，分析純），乙酰丙酮（上海凌峰化學(xué)有限公司，分析純）等。

1.3 納米銀的制備［3］

稱取24.0gAgNO3，用150mL蒸餾水溶解，加人45mL 28%的濃氨水?dāng)嚢?。在冰浴下緩慢滴?50mL 30%H2O2于Ag(NH3)2+于溶液中，劇烈攪拌至無(wú)氣體放出，沉淀經(jīng)過(guò)濾，蒸餾水洗滌至無(wú)Ag+，于烘箱中烘干即得目標(biāo)產(chǎn)品。并做掃描電鏡分析表征結(jié)果如下。

圖1 納米銀掃描電鏡圖

1.4 甲醛吸收實(shí)驗(yàn)方法

取甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液3mL放置試管內(nèi)，分別加入納米銀去除劑（納米銀/吸收液，下文用Ag-JQ代替）9mL，6mL，3mL，1.5mL，1mL，0.5mL于試管內(nèi)。在可見(jiàn)光照射下靜置5分鐘后，蒸餾水稀釋至25mL滴入2.5mL乙酰丙酮溶液，在煮沸條件下顯色反應(yīng)10min，冷卻在室溫后，立即用紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)在波長(zhǎng)414nm測(cè)定吸光度。同樣取3mL甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液放置試管內(nèi)，分別加入吸收液，重復(fù)上述步驟。甲醛液相吸收檢測(cè)分析參照文獻(xiàn)[4]，采用乙酰丙酮法測(cè)定。

在一間4.2m×3.1m×3m的密閉房間內(nèi)，放置一塊1.2m2木板,在木板上噴涂含甲醛的劣質(zhì)油漆，模擬污染源。室溫放置12h，使得甲醛氣體充分釋放后，用多參數(shù)大氣采樣儀對(duì)室內(nèi)甲醛含量進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸出儀讀出檢測(cè)結(jié)果，具體的甲醛檢測(cè)流程如下：將甲醛吸收劑溶解在5mL比色瓶中充分溶解，再將此比色瓶中的吸收液轉(zhuǎn)移到氣泡吸收瓶中，用硅膠管連接大氣采樣器與吸收瓶，通過(guò)大氣采樣機(jī)吸氣5L量（約8分多鐘），隨后轉(zhuǎn)移到5mL比色瓶中，加入顯示劑顯色，5min后放入多參數(shù)室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀中讀取數(shù)據(jù)，快速得知室內(nèi)甲醛氣體含量，此為室內(nèi)甲醛初始污染濃度。采用類似的方法進(jìn)行空白、吸收液（JQ）、Ag/吸收液甲醛去除效果測(cè)定（Ag-JQ）。并與市售光觸媒治理劑 （GCM）進(jìn)行比較，同時(shí)，將Ag粉加入市售光觸媒產(chǎn)品中（Ag-GCM），考察Ag粉對(duì)甲醛的光催化降解效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 液相吸收實(shí)驗(yàn)

圖2 Ag-JQ與JQ甲醛去除效果曲線

由圖可見(jiàn)，隨著去除劑Ag與吸收劑JQ用量的降低，甲醛吸收效率也隨之下降。在Ag與JQ過(guò)量時(shí)，兩者去除效率都能接近100%，這可能是因?yàn)镴Q中表面活性劑量比較多，吸附作用較強(qiáng)，起主要作用的是甲醛吸收劑。減少兩種試劑用量后，表面活性劑吸附量能力達(dá)到最大值，去除效率接近85%，此時(shí)表面活性劑去除效果隨用量減少而變小。繼續(xù)減少使用量，此時(shí)Ag-JQ吸收甲醛效率明顯大于JQ，這可能是由于在可見(jiàn)光的照射下，銀表面存在等離子體吸收效應(yīng)，從而進(jìn)一步對(duì)甲醛進(jìn)行分解，保持了較高的去除效率。兩者用量都較少時(shí)，Ag與JQ對(duì)甲醛的去除效果不明顯。

2.2 氣相吸收實(shí)驗(yàn)

圖3 甲醛去除劑與甲醛吸收劑的比較

圖3中直觀的表明了空白效率、JQ治理效率以及Ag-JQ治理效率的對(duì)比。分析來(lái)看，甲醛在房間內(nèi)的自然消除較難。放入去除劑后，在同等條件下JQ處理效率較高，達(dá)到62.5%。但加入Ag粉之后，甲醛去除率明顯上升。從檢測(cè)的三組數(shù)據(jù)來(lái)看，甲醛去除率都達(dá)到80%以上，說(shuō)明銀粉作為光催化劑，在可見(jiàn)光的條件下對(duì)于甲醛吸收液的治理效率有明顯提高。

圖4 甲醛去除劑與光觸媒的比較

圖4進(jìn)行了SH、Ag-SH以及Ag-JQ甲醛去除效率的對(duì)比。從圖中可以看出，加入銀粉之后的市售光觸媒對(duì)于甲醛的處理效率明顯高于未加入納米銀粉時(shí)的治理劑效率，從62.5%增加為94.64%。納米銀作為光催化劑在可見(jiàn)光的條件下，具有良好的催化效果。而Ag-JQ與市售光觸媒比較，Ag-JQ甲醛去除效果有明顯的提高，可見(jiàn)納米銀去除劑有更好的應(yīng)用前景。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)以銀氨配離子還原法合成銀顆粒，銀粉粒子僅達(dá)到200nm，但是其仍然具有良好的光催化性能。甲醛液相和氣相吸收去除實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，可見(jiàn)光的條件下，納米銀作為光催化劑，可以很好的提高甲醛吸收液去除效果。由此可見(jiàn)，納米銀將具有更好的光催化性能，而且能夠在可見(jiàn)光條件下進(jìn)行光催化，對(duì)于室內(nèi)空氣污染物的去除提供了更為環(huán)保和節(jié)能的途徑。納米銀在裝修安全，去除室內(nèi)污染氣體方面將有較好的發(fā)展前景。

［1］葉劍，張瑞豐，候琳熙.大尺寸大孔徑TiO2/SiO2光催化劑的制備及甲醛去除研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2011，5(7)：1598-1602.

［2］鄭昭科，黃柏標(biāo)，秦曉燕.玻璃微珠/Ag/TiO2可見(jiàn)光催化劑的制備與表征[J].無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2009，25(11)：1898-1902.

［3］彭子飛.用銀氨配離子還原法制備納米銀[J].材料研究報(bào)，1996，11(2)：104-106.

［4］趙晶，范必威.分光光度法測(cè)定甲醛[J].廣東微量元素科學(xué)，2006，13(2)：17-22.

劉廷鳳。

※項(xiàng)目名稱：2010年度大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目（N20101112）。

王靜］