表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料及制备工艺

1.本发明属于活性炭复合材料制备技术领域，尤其是涉及表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料及制备工艺。


背景技术：

2.活性炭纤维是近年成功的新一代活性炭产品，它和传统的颗粒活性炭相比有明显的优势，主要是吸附解析速度快，并可经过二次加工，成为不同形态的毡状、布状活性炭纤维产品，便于应用和操作，它可广泛应用于化工行业、环境保护、医疗用吸附材料等方面，近年有很大发展，如用在化工行业溶剂的回收和有机废气处理，环保领域如污水处理厂、卷烟厂的异味处理，卬刷线路板厂空调系统的异臭味处理。
3.目前活性炭纤维复合材料在高负荷使用过程中存在转化率和选择性较低的情况，导致活性炭纤维复合材料在催化氧化反应过程中的使用效果降低的情况，并影响活性炭纤维复合材料使用的可靠性。
4.为此，我们提出表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料及制备工艺来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对上述问题，提供表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料及制备工艺。
6.为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料，包括活性炭纤维层，所述活性炭纤维层的上表面连接有上纤维毡层，所述活性炭纤维层的下表面连接有下纤维毡层，所述上纤维毡层和下纤维毡层相对的一侧通过丝线缝合连接，所述上纤维毡层和下纤维毡层的外壁均开设有通孔，且通孔的孔壁活动连接有催化组件，所述上纤维毡层和下纤维毡层相背的一侧均涂覆有第一粘接剂层，所述第一粘接剂层的外壁粘接有海绵层，所述海绵层的外壁连接有防护组件。
7.在上述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料中，所述催化组件包括与通孔内壁固定连接的透气布套，所述透气布套的内部填充有催化颗粒层。
8.在上述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料中，顶部同一水平面上多个所述催化组件与底部同一水平面上多个所述催化组件相互错位布置。
9.在上述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料中，所述防护组件包括涂覆在海绵层外侧的第二粘接剂层，所述第二粘接剂层的外壁粘接有防护纤维面料层。
10.在上述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料中，所述催化颗粒层为多金属氧化物，且多金属氧化物中含有锰、锌、砷、铌、锡、钼、铋、钴、镍、铁、钠、钾、钙、镁元素中至少四种。
11.在上述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料中，所述活性炭纤维层占活性炭纤维复合材料重量百分的含量为10-68％。
12.在上述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料中，所述活性炭纤维层的厚度为2.3-4.5毫米，所述活性炭纤维层为活性炭纤维束、活性炭纤维毡或活性炭纤维布中任意一种。
13.在上述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料中，所述上纤维毡层和下纤维毡层的厚度均为1.3-2.4毫米，所述上纤维毡层和下纤维毡层均为活性炭纤维毡。
14.在上述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料中，所述防护纤维面料层(72)的厚度为0.8-1.2毫米，所述防护纤维面料层(72)为聚酰胺纤维。
15.表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料的制备工艺，包括上述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料，还包括以下步骤：
16.s1、首先制备催化颗粒层，并把催化颗粒层包裹在透气布套内制备成催化组件；
17.s2、接着将步骤s1中催化组件固定在上纤维毡层和下纤维毡层中；
18.s3、进一步将步骤s2中上纤维毡层和下纤维毡层复合连接到活性炭纤维层中；
19.s4、最后再通过第一粘接剂层和第二粘接剂层分别将海绵层与防护纤维面料层复合连接到步骤s3中制备好的活性炭纤维复合材料半成品中。
20.与现有的技术相比，表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料及制备工艺的优点在于：
21.1、通过设置的防护组件、海绵层和活性炭纤维层，当复合材料使用过程中，通过海绵层、上纤维毡层和下纤维毡层能够有效提高活性炭纤维层的吸附工作的面积，单位时间内能够处理更多的物质，该组件能够有效提高活性炭纤维复合材料的使用效果。
22.2、通过设置的催化组件，当活性炭纤维复合材料工作的时候，提高把催化组件安装在活性炭纤维复合材料内，而且海绵层内还可以添加催化颗粒层中催化颗粒粉末，同时催化组件中催化颗粒层中颗粒制备呈多孔结构，扩大催化组件的催化表面积，同时提高活性炭纤维复合材料在催化氧化反应过程中转换速度和选择效果，该机构通过在活性炭纤维复合材料表面负载多金属氧化物进行催化辅助，提高活性炭纤维复合材料在高负荷使用过程中存在转化率和选择性，进而提高活性炭纤维复合材料使用的可靠性。
附图说明
23.图1是本发明提供的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料及制备工艺的结构示意图；
24.图2是本发明提供的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料及制备工艺中局部放大的结构示意图。
25.图中：1、活性炭纤维层；2、上纤维毡层；3、下纤维毡层；4、催化组件；41、透气布套；42、催化颗粒层；5、第一粘接剂层；6、海绵层；7、防护组件；71、第二粘接剂层；72、防护纤维面料层。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
27.如图1-2所示，表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料及制备工艺，包括活性炭纤维层1，其特征在于，活性炭纤维层1的上表面连接有上纤维毡层2，活性炭纤维层1的下表面连接有下纤维毡层3，上纤维毡层2和下纤维毡层3相对的一侧通过丝线缝合连接，上纤维毡层2和下纤维毡层3的外壁均开设有通孔，且通孔的孔壁活动连接有催化组件4，上纤维毡层2和下纤维毡层3相背的一侧均涂覆有第一粘接剂层5，第一粘接剂层5的外壁粘接有海绵层6。
28.活性炭纤维层1占活性炭纤维复合材料重量百分的含量为60％，活性炭纤维层1的厚度为3毫米，活性炭纤维层1为活性炭纤维束、活性炭纤维毡或活性炭纤维布中任意一种，上纤维毡层2和下纤维毡层3的厚度均为2毫米，上纤维毡层2和下纤维毡层3均为活性炭纤维毡，上纤维毡层2和下纤维毡层3提高效果复合材料使用的效果和可靠性
29.催化组件4包括与通孔内壁固定连接的透气布套41，透气布套41的内部填充有催化颗粒层42，催化颗粒层42为多金属氧化物，且多金属氧化物中含有锰、锌、砷、铌、锡、钼、铋、钴、镍、铁、钠、钾、钙、镁元素中至少四种，顶部同一水平面上多个催化组件4与底部同一水平面上多个催化组件4相互错位布置，错位布置能够尽量能保证材料工作的可靠性，该机构通过在活性炭纤维复合材料表面负载多金属氧化物进行催化辅助，而且复合材料制备过程简便，同时能够提高活性炭纤维复合材料在高负荷使用过程中存在转化率和选择性，进而提高活性炭纤维复合材料使用的可靠性。
30.海绵层6的外壁连接有防护组件7，防护组件7包括涂覆在海绵层6外侧的第二粘接剂层71，第二粘接剂层71的外壁粘接有防护纤维面料层72，防护纤维面料层72的厚度为1.1毫米，防护纤维面料层72为聚酰胺纤维，防护纤维面料层72能够提高复合材料的耐磨效果。
31.表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料的制备工艺，包括上述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料，还包括以下步骤：
32.s1、首先制备催化颗粒层42，并把催化颗粒层42包裹在透气布套41内制备成催化组件4，其中催化颗粒层42制备时，首先将前驱体化合物混合，得到催化剂前驱体，接着在220-350℃的温度下，对该催化剂前驱体预焙烧25小时，最后再加入粘合剂和扩孔剂烧结固定；
33.s2、接着将步骤s1中催化组件4固定在上纤维毡层2和下纤维毡层3中；
34.s3、进一步将步骤s2中上纤维毡层2和下纤维毡层3复合连接到活性炭纤维层1中；
35.s4、最后再通过第一粘接剂层5和第二粘接剂层71分别将海绵层6与防护纤维面料层复合连接到步骤s3中制备好的活性炭纤维复合材料半成品中，该表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料的制备工艺过程简便，能够提高表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料制备的便捷性。
36.现对本发明的操作原理做如下描述：此外活性炭纤维复合材料制备时，首先制备催化颗粒层42，并把催化颗粒层42包裹在透气布套41内制备成催化组件4，接着将催化组件4固定在上纤维毡层2和下纤维毡层3中，最后再通过第一粘接剂层5和第二粘接剂层71分别将海绵层6与防护纤维面料层72复合连接到活性炭纤维复合材料半成品中，制备过程简便，当复合材料使用过程中，通过海绵层6、上纤维毡层2和下纤维毡层3能够有效提高活性炭纤维层1的吸附工作的面积，单位时间内能够处理更多的物质，当活性炭纤维复合材料工作的
时候，提高把催化组件4安装在活性炭纤维复合材料内，而且海绵层6内还可以添加催化颗粒层42中催化颗粒粉末，同时催化组件4中催化颗粒层42中颗粒制备呈多孔结构，扩大催化组件4的催化表面积，同时提高活性炭纤维复合材料在催化氧化反应过程中转换速度和选择效果，而且防护纤维面料层72能够提高复合材料表面的耐磨度，该机构通过在活性炭纤维复合材料表面负载多金属氧化物进行催化辅助，而且复合材料制备过程简便，同时能够提高活性炭纤维复合材料在高负荷使用过程中存在转化率和选择性，进而提高活性炭纤维复合材料使用的可靠性。

技术特征：
1.表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料，包括活性炭纤维层(1)，其特征在于，所述活性炭纤维层(1)的上表面连接有上纤维毡层(2)，所述活性炭纤维层(1)的下表面连接有下纤维毡层(3)，所述上纤维毡层(2)和下纤维毡层(3)相对的一侧通过丝线缝合连接，所述上纤维毡层(2)和下纤维毡层(3)的外壁均开设有通孔，且通孔的孔壁活动连接有催化组件(4)，所述上纤维毡层(2)和下纤维毡层(3)相背的一侧均涂覆有第一粘接剂层(5)，所述第一粘接剂层(5)的外壁粘接有海绵层(6)，所述海绵层(6)的外壁连接有防护组件(7)。2.根据权利要求1所述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料，其特征在于，所述催化组件(4)包括与通孔内壁固定连接的透气布套(41)，所述透气布套(41)的内部填充有催化颗粒层(42)。3.根据权利要求1所述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料，其特征在于，顶部同一水平面上多个所述催化组件(4)与底部同一水平面上多个所述催化组件(4)相互错位布置。4.根据权利要求1所述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料，其特征在于，所述防护组件(7)包括涂覆在海绵层(6)外侧的第二粘接剂层(71)，所述第二粘接剂层(71)的外壁粘接有防护纤维面料层(72)。5.根据权利要求2所述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料，其特征在于，所述催化颗粒层(42)为多金属氧化物，且多金属氧化物中含有锰、锌、砷、铌、锡、钼、铋、钴、镍、铁、钠、钾、钙、镁元素中至少四种。6.根据权利要求1所述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料，其特征在于，所述活性炭纤维层(1)占活性炭纤维复合材料重量百分的含量为10-68％。7.根据权利要求1所述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料，其特征在于，所述活性炭纤维层(1)的厚度为2.3-4.5毫米，所述活性炭纤维层(1)为活性炭纤维束、活性炭纤维毡或活性炭纤维布中任意一种。8.根据权利要求1所述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料，其特征在于，所述上纤维毡层(2)和下纤维毡层(3)的厚度均为1.3-2.4毫米，所述上纤维毡层(2)和下纤维毡层(3)均为活性炭纤维毡。9.根据权利要求4所述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料，其特征在于，所述防护纤维面料层(72)的厚度为0.8-1.2毫米，所述防护纤维面料层(72)为聚酰胺纤维。10.表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料的制备工艺，包括权利要求1-9任一项所述的表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料，其特征在于，还包括以下步骤：s1、首先制备催化颗粒层(42)，并把催化颗粒层(42)包裹在透气布套(41)内制备成催化组件(4)；s2、接着将步骤s1中催化组件(4)固定在上纤维毡层(2)和下纤维毡层(3)中；s3、进一步将步骤s2中上纤维毡层(2)和下纤维毡层(3)复合连接到活性炭纤维层(1)中；s4、最后再通过第一粘接剂层(5)和第二粘接剂层(71)分别将海绵层(6)与防护纤维面料层复合连接到步骤s3中制备好的活性炭纤维复合材料半成品中。

技术总结
本发明属于活性炭复合材料制备技术领域，尤其是涉及表面载多金属氧化物的活性炭纤维复合材料及制备工艺，包括活性炭纤维层，所述活性炭纤维层的上表面连接有上纤维毡层，所述活性炭纤维层的下表面连接有下纤维毡层，所述上纤维毡层和下纤维毡层相对的一侧通过丝线缝合连接，所述上纤维毡层和下纤维毡层的外壁均开设有通孔，且通孔的孔壁活动连接有催化组件。本发明通过在活性炭纤维复合材料表面负载多金属氧化物进行催化辅助，而且复合材料制备过程简便，同时能够提高活性炭纤维复合材料在高负荷使用过程中存在转化率和选择性，进而提高活性炭纤维复合材料使用的可靠性。高活性炭纤维复合材料使用的可靠性。高活性炭纤维复合材料使用的可靠性。


技术研发人员：于先坤 张浩 杨晓军 徐修平 刘龙 华绍广 杜晓燕
受保护的技术使用者：安徽工业大学
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/8/14