本发明总体地涉及属于无机非金属材料和环境友好材料领域，具体地涉及一种光催化纸及其制备方法。
背景技术：
光催化材料是深度净化室内空气中有机污染物、氨氮、细菌和病毒的关键环保材料之一，与吸附材料、杀菌材料相比，具有环保、无毒无害、对人体有好等优点，但是，也存在使用不方便、装修后需要做成喷剂进行室内和车内喷雾施工的麻烦。因此，将光催化剂负载在一定的载体上，制成室内和车内使用的物品，是解决这些麻烦的关键技术问题。
纸是我们日常生活中最常用的物品，无论读书、看报，或是写字、作画，都得和纸接触。在工业、农业和国防工业生产中，也离不开纸。
纸是用以书写、印刷、绘画或包装等的片状纤维制品。一般由经过制浆处理的植物纤维的水悬浮液，在网上交错的组合，经过初步脱水，再经压缩、烘干而成。中国是世界上最早发明纸的国家。根据考古发现，西汉时期(公元前206年～公元8年)，我国已经有了麻质纤维纸。
一般机造的纸有印刷用纸、包装纸、图画用纸、电器绝缘纸、吸墨纸、板纸、装饰纸、笔记用纸、滤纸、特别加工纸等。根据使用场景和质量要求不同，制造方法各异。
现代的造纸程序可分为制浆、调制、抄造、加工等主要步骤。制浆为造纸的第一步，一般将木材转变成纸浆的方法有机械制浆法、化学制浆法和半化学制浆法等三种。纸料的调制为造纸的另一重点，纸张完成后的强度、色调、印刷性的优劣、纸张保存期限的长短直接与它有关。抄纸的主要工作则是将稀的纸料均匀的交织和脱水，再经干燥、压光、卷纸、裁切、选别、包装。最后，经人工或机械的选别，剔除有破损或污点的纸张，最后将每五百张包成一包。
纸张是一类微观上多孔的材料。如果可以把光催化剂负载在纸张上，则有可能实现多孔材料负载光催化剂，在很大表面积上同时进行光催化反应降解空气中污染物并抗菌抗病毒的功能。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种光催化纸的制备方法，该方法在纸纤维表面牢固包覆负载型纳米光催化剂，所得产品因纸张多孔性和负载型纳米光催化剂对空气中有机污染物和细菌病毒的吸附性整体具有光催化性能的净化空气功能，本发明方法所得产品可以在车内和室内空气净化中使用。
本发明的技术方案是：一种光催化纸，包括干纸浆和光催化剂(本发明采用“潞洁”牌光催化剂，常规市售产品)，其中干纸浆的质量百分比为75％-91％，光催化剂的质量百分比为9-25％，所述光催化剂的颗粒均匀分布于干纸浆形成的纸张内部和表面。
本发明同时提供了上述光催化纸制备方法，所述方法包括以下步骤：
s1、研磨光催化剂，同时加入表面改性剂和分散防沉剂，得到光催化剂浆料；
s2、将步骤s1中获得的光催化剂浆料倒入纸浆-水体系中，搅拌分散，得到纸浆浆料；
s3、将步骤s2的纸浆浆料加水稀释，然后进行分散处理，同时加入助留剂；
s4、将步骤s3处理后的混合物进行抄纸，抄好的湿纸张经过脱水、压实并干燥，收卷，得到光催化纸。
进一步的，上述s1中的光催化剂是以市售的二氧化钛负载二氧化硅光催化剂为原料，主要成分包括二氧化钛和二氧化硅；经研磨后光催化材料的细度为200～1250目。
进一步的，上述步骤s1中的研磨采用湿法研磨方法，光催化剂与水以质量比1：0.5-1.5的比例进行研磨，研磨至光催化材料的平均粒径为3-8微米，最大粒径小于45微米。
进一步的，上述步骤s1中使用的分散防沉剂为聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、聚羧酸钠中的一种，用量为光催化剂质量的0.01％-0.8％；使用的表面改性剂为硅烷偶联剂或酞酸酯偶联剂或脂肪醇聚氧乙烯醚，用量为光催化剂质量的0.1％-2.0％。
进一步的，上述步骤s1中的纸浆为木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆或者它们按照任何比例形成的混合物。
进一步的，上述步骤s2中，光催化剂浆料：纸浆：水的质量比为1：3-10：30-100，搅拌分散的时间为1-4h。
进一步的，上述步骤s3中，纸浆浆料：水的质量比为1：30-200；所述助留剂为聚丙烯酰胺，其用量为纸浆质量的0.01％-1％。
进一步的，上述步骤s4中，干燥在80～120℃下进行，干燥至纸张质量在30g/m2-120g/m2。
本发明制备方法的步骤具体为：第一步：以细度200～1250目的光催化剂为原料，与表面改性剂、分散防沉剂和水按质量比为1：(0.001～0.02)：(0.0001～0.008)：(0.5～1.5)混合，用湿法搅拌磨的研磨系统进行研磨；研磨过程中控制研磨体系的温度不高于80度；研磨至平均粒径为3-8微米，最大粒径小于45微米得到浆料；第二步：将第一步制备好的浆料倒入纸浆-水介质体系中，浆料与纸浆、水按质量比为1：(3～10)：(30～100)混合，在强力搅拌分散机中分散搅拌1～4h；第三步：将第二步中制备好的纸浆浆料加水稀释，纸浆与助留剂、水按质量比为1：(0.0001～0.01)：(30～200)混合，进行分散处理；第四步：将第三步分散好的纸浆进行抄纸，抄好的湿纸张经过脱水、压实并在80～120℃下干燥，纸张的干燥质量控制在30g/m2-120g/m2，并在收卷机上收卷，便能得到具有光催化性能的纸张。
在本发明一个优选实施方式中，步骤一中原料的细度为325～1000目。
在本发明一个优选实施方式中，步骤一中表面改性剂为硅烷偶联剂、酞酸酯偶联剂、平平加中的一种，优选为硅烷偶联剂。
在本发明一个优选实施方式中，步骤一中分散防沉剂为聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、聚羧酸钠中的一种，优选为聚丙烯酸钠。
在本发明一个优选实施方式中，步骤一中光催化剂与表面改性剂、分散防沉剂和水按质量比为1：(0.005～0.015)：(0.003～0.005)：(0.8～1.2)。
在本发明一个优选实施方式中，第一步研磨过程中研磨体系的温度不高于70℃，研磨后的平均粒径为4～5微米，最大粒径小于40微米。
在本发明一个优选实施方式中，第二步中纸浆为木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆或者它们按照任何比例的混合物。
在本发明一个优选实施方式中，第二步中浆料与纸浆、水按质量比为1：(5～8)：(50～80)。
在本发明一个优选实施方式中，第二步中在强力搅拌分散机中分散搅拌2～3h。
在本发明一个优选实施方式中，第三步中助留剂为聚丙烯酰胺或聚丙烯酰胺乳液。
在本发明一个优选实施方式中，第三步中纸浆与助留剂、水按质量比为1：(0.002～0.005)：(80～120)
在本发明一个优选实施方式中，第四步中干燥温度为80～105℃，纸张干燥质量为50～80g/m2。
本发明相比于现有技术的先进性在于：
本发明方法中用到的光催化材料是以市售的二氧化钛负载二氧化硅光催化剂为原料，主要成分为二氧化钛和二氧化硅，能在自然光下降解污染物，并且具有极高的稳定性。
本发明方法创新地利用了纸张的多孔性能、白色性能和纤维载带性能，将光催化材料牢固负载于纸张中，并且纸张在微观上多孔，能够增加光催化剂与污染物接触的活性位点，使其具有降解空气中甲醛、甲苯等污染物、抗菌和抗病毒性能，同时，所使用到的原料本身没有气味，能够保证使用者的正常使用，并且纸张本身在室内、车内使用方便，易于存放，可根据需求放置在任何需要降解空气污染物的地方。本发明制得的光催化纸可以作为室内车内空气净化的关键材料之一，为扩展纸张的用途、解决室内空气净化问题提供了新的途径。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
实施例1
1、以细度200～325目的市售的“潞洁”牌光催化剂为原料，与酞酸酯偶联剂、六偏磷酸钠和水按质量比为1：0.001：0.0001：0.5混合，用湿法搅拌磨的研磨系统进行研磨；研磨过程中控制研磨体系的温度不高于70℃；研磨至平均粒径为6-8微米，最大粒径小于45微米；
2、将步骤1)中制备好的浆料倒入纸浆-水介质体系中，浆料与木浆、水按质量比为1：3：30混合，在强力搅拌分散机中分散搅拌1h；
3、将步骤2)中制备好的纸浆浆料加水稀释，纸浆与聚丙烯酰胺乳液、水按质量比为1：0.0001：30混合，进行分散处理；
4、对分散好的纸浆，抄好的湿纸张经过脱水、压实并在10～20℃下干燥，纸张的干燥质量控制在30g/m2-50g/m2，并在收卷机上收卷，便能得到具有光催化性能的纸张。
按照建材行业标准jc/t1074-2008进行甲醛甲苯净化测试，得出甲醛净化效率为78.1％，甲醛净化效果持久性为75.4％，甲苯净化效率为35.1％，甲苯净化效果持久性为28.7％，结果符合标准jc/t1074-2008中ⅰ类材料的技术指标要求。
实施例2
1、以细度1000～1250目的市售的“潞洁”牌光催化剂为原料，与平平加、聚羧酸钠和水按质量比为1：0.02：0.008：1.5混合，用湿法搅拌磨的研磨系统进行研磨；研磨过程中控制研磨体系的温度不高于80度；研磨至平均粒径为3-4微米，最大粒径小于35微米；
2、将步骤1)中制备好的浆料倒入纸浆-水介质体系中，浆料与草浆、水按质量比为1：10：100混合，在强力搅拌分散机中分散搅拌4h；
3、将步骤2)中制备好的纸浆浆料加水稀释，纸浆与聚丙烯酰胺、水按质量比为1：0.01：200混合，进行分散处理；
4、对分散好的纸浆，抄好的湿纸张经过脱水、压实并在105～120℃下干燥，纸张的干燥质量控制在100g/m2-120g/m2，并在收卷机上收卷，便能得到具有光催化性能的纸张。
按照建材行业标准jc/t1074-2008进行甲醛甲苯净化测试，得出甲醛净化效率为80.1％，甲醛净化效果持久性为76.5％，甲苯净化效率为35.4％，甲苯净化效果持久性为29.6％，结果符合标准jc/t1074-2008中ⅰ类材料的技术指标要求。
实施例3
1、以细度325～500目的市售的“潞洁”牌光催化剂为原料，与硅烷偶联剂、聚丙烯酸钠和水按质量比为1：0.008：0.004：1混合，用湿法搅拌磨的研磨系统进行研磨；研磨过程中控制研磨体系的温度不高于70度；研磨至平均粒径为4～5微米，最大粒径小于40微米；
2、将步骤1)中制备好的浆料倒入纸浆-水介质体系中，浆料与木浆、水按质量比为1：5：50混合，在强力搅拌分散机中分散搅拌3h；
3、将步骤2)中制备好的纸浆浆料加水稀释，纸浆与聚丙烯酰胺、水按质量比为1：0.003：100混合，进行分散处理；
4、对分散好的纸浆，抄好的湿纸张经过脱水、压实并在105℃下干燥，纸张的干燥质量控制在80g/m2，并在收卷机上收卷，便能得到具有光催化性能的纸张。
按照建材行业标准jc/t1074-2008进行甲醛甲苯净化测试，得出甲醛净化效率为80.2％，甲醛净化效果持久性为78.6％，甲苯净化效率为35.6％，甲苯净化效果持久性为31.9％，结果符合标准jc/t1074-2008中ⅰ类材料的技术指标要求
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
1.一种光催化纸，其特征在于，包括干纸浆和光催化剂，其中干纸浆的质量百分比为75％-91％，光催化剂质量百分比为9-25％，所述光催化剂的颗粒均匀分布于干纸浆形成的纸张内部和表面。
2.一种如权利要求1所述的光催化纸制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
s1、研磨光催化剂，同时加入表面改性剂和分散防沉剂，得到光催化剂浆料；
s2、将步骤s1中获得的光催化剂浆料倒入纸浆-水体系中，搅拌分散，得到纸浆浆料；
s3、将步骤s2的纸浆浆料加水稀释，然后进行分散处理，同时加入助留剂；
s4、将步骤s3处理后的混合物进行抄纸，抄好的湿纸张经过脱水、压实并干燥，收卷，得到光催化纸。
3.如权利要求2所述的光催化纸制备方法，其特征在于，所述步骤s1中的光催化剂为二氧化钛负载二氧化硅光催化剂，二氧化钛负载二氧化硅光催化剂的成分包括二氧化钛和二氧化硅；研磨所得光催化剂的细度为200～1250目。
4.如权利要求2所述的光催化纸制备方法，其特征在于，所述步骤s1中的研磨采用湿法研磨方法，光催化剂与水以质量比1：0.5-1.5的比例进行研磨，研磨至光催化剂的平均粒径为3-8微米，最大粒径小于45微米。
5.如权利要求2所述的光催化纸制备方法，其特征在于，所述步骤s1中使用的分散防沉剂为聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、聚羧酸钠中的一种，用量为光催化剂质量的0.01％-0.8％；使用的表面改性剂为硅烷偶联剂或酞酸酯偶联剂或脂肪醇聚氧乙烯醚，用量为光催化剂质量的0.1％-2.0％。
6.如权利要求2所述的光催化纸制备方法，其特征在于，所述步骤s1中的纸浆为木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、布浆或者它们按照任何比例形成的混合物。
7.如权利要求2所述的光催化纸制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，光催化剂浆料：纸浆：水的质量比为1：3-10：30-100，搅拌分散的时间为1-4h。
8.如权利要求2所述的光催化纸制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，纸浆浆料：水的质量比为1：30-200；所述助留剂为聚丙烯酰胺，其用量为纸浆质量的0.01％-1％。
9.如权利要求2所述的光催化纸制备方法，其特征在于，所述步骤s4中，干燥在80～120℃下进行，干燥至纸张质量在30g/m2-120g/m2。
技术总结