[发明专利]一种多孔水泥基光催化材料及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及新型环保功能建筑材料技术领域，具体涉及一种多孔水泥基光催化材料及其制备工艺。

背景技术

多孔水泥基材料是近年发展起来的一种新型环保功能建筑材料，它具有轻质、隔音、隔热保温等诸多功能。目前，多孔水泥基材料主要应用在屋内墙板、房屋保温、补偿地基及屋面边坡等方面，多孔水泥基材料的优良特性将会使其应用更加广泛。多孔水泥基材料一般具有丰富的孔隙，能吸附大量的有害气体，但其不具备对气体的净化功能，故其处理有害气体的能力也是有限的。

光催化净化技术是近年来提出的一种处理大气有害气体及水体污染的新型技术思路，其对污染物的无选择降解净化，无二次污染等的特点，使其具备广阔的发展应用空间。当前，光催化净化技术大规模应用的瓶颈之一主要是负载载体的选取；现有的光催化材料与水泥基材料复合技术，主要是制备孔隙率小的水泥基材料，一般是将光催化剂与水泥原料进行共混制备，这样不仅造成了大量的光催化材料被水泥水化物质所包裹失去了光催化活性，此外，由于水泥基体内部光催化材料不能接触到光源，也使材料整体光催化活性较低。

中国专利CN 102557723 A公开了一种氮掺杂二氧化钛的泡沫混凝土及其制备方法，该技术将改性光催化剂与普通硅酸盐水泥基材料、发泡剂等混合制备了一种多孔水泥基光催化净化材料。光催化材料的改性对提高其可见光利用率和光催化活性有一定作用，但由于是在制备多孔水泥基材料的过程中，将光催化材料加入其中的，不利于光催化材料的分散，使大量光催化材料被水泥水化产物所包裹，此外，由于普通硅酸盐水泥基材料透光性质较差、水化产物密实等，造成了被包裹的光催化材料得不到合理利用，大量浪费了光催化材料，提高了光催化材料的使用成本的同时也降低了材料的光催化效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种多孔水泥基光催化材料，具有净化大气及水体中有害污染物功能，环境友好，且对环境无二次污染。

本发明的另一目的是提供一种多孔水泥基光催化材料的制备工艺。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种多孔水泥基光催化材料，它是由多孔水泥基载体首先在界面处理剂中进行预处理，然后与光催化剂进行复合制备得到的。

一种多孔水泥基光催化材料，它是按照如下步骤制备得到的： 

（1）多孔水泥基载体的预处理：将多孔水泥基载体置于超声清洗仪中超声清洗及超声开孔0.5h~24h后取出，烘干，备用；

（2）多孔水泥基载体的界面活化处理：将步骤（1）预处理后的多孔水泥基载体置于界面处理剂中超声活化0.5h以上后取出，烘干，备用；

（3）光催化剂的分散：将光催化剂置入无水乙醇与水的混合溶液（无水乙醇与水按任意比例）中，使光催化剂的浓度在1~10g/L，超声分散半小时，使其均匀分散，备用；

（4）光催化剂的负载：取步骤（2）活化后的多孔水泥基载体置于耐压容器中，然后抽真空，将步骤（3）所得光催化剂分散液注入真空后的耐压容器，以浸没多孔水泥基载体为准，保持负载0~24h；

（5）取出负载后的多孔水泥基载体，置于65℃～105℃烘箱中烘干，得到多孔水泥基光催化材料。

按上述方案，所述的多孔水泥基载体选取硅酸盐多孔水泥基材料、硫铝酸盐多孔水泥基材料及氯氧镁多孔水泥基材料中的任意一种。

按上述方案，所述的多孔水泥基载体的平均孔径在2mm以下，容重在1200kg/m³以下。

按上述方案，所述的界面处理剂为碱液、硅溶胶中的任意一种，其中碱液选取氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水溶液任意一种，氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液的浓度为10^-4~10^-1mol/L，氨水溶液的PH值为10~13，硅溶胶固含量为5~40%。

按上述方案，所述的光催化剂选用活性TiO₂粉体和活性TiO₂溶胶中任意一种。

按上述方案，所述的活性TiO₂粉体和溶胶为锐钛矿晶型或金红石/锐钛矿混合晶型，其中活性TiO₂溶胶的固含量为1%～20%。

所述的一种多孔水泥基光催化材料的制备工艺，它包括如下步骤:

（1）多孔水泥基载体的预处理：将多孔水泥基载体置于超声清洗仪中超声清洗及超声开孔0.5h~24h后取出，烘干，备用；