[发明专利]一种高效多用途光催化混凝土

说明书

本发明公开了一种高效多用途光催化混凝土，所述光催化混凝土主要包括5wt%‑10wt%的光催化骨料，本发明通过在混凝土中掺杂光催化骨料制备光催化混凝土，有效降低了混凝土中水泥的碱性破坏TiO₂的催化效率，有效提高光催化建筑水泥的催化效率和使用寿命。本发明采用溶胶‑凝胶法制备TiO₂水溶胶，采用负压‑饱和法浸渍骨料，煅烧后制备得到光催化骨料；本发明的制备方法避免了TiO₂纳米颗粒团聚，使TiO₂颗粒在骨料中分散均匀，提高了光催化作用的比表面积，从而有效提高了光催化效率；本发明煅烧后制备得到光催化骨料，从而使TiO₂在骨料表面产生化学键结合，增强结合力，提高耐久性。

技术领域

本发明属于光催化水泥基材料的技术领域，具体涉及一种高效多用途光催化混凝土。

背景技术

以TiO₂为代表的光催化材料具有超强的催化氧化功能，自诞生以来在环境净化方面得到了广泛应用。以水泥混凝土为代表的建筑材料，用量大、使用范围广，是光催化材料在环境净化领域的理想载体。近年来，光催化建筑材料从无到有，渐渐地在环境净化领域发挥了重要作用，光催化建筑材料的制备技术也在不断完善之中，但是目前的光催化建筑材料仍然存在以下几个问题，限制了其应用：①水泥基材料的高碱性环境对TiO₂的催化活性具有很大影响；②水泥基材料自身较为密实，比表面积小，对于一个吸附作用占主导作用的反应，没有正向促进作用；③然而，采用直接向水泥中掺入纳米TiO₂粉末的负载方法，会导致水泥水化产物包裹纳米颗粒，而且纳米颗粒在有水的环境下易于团聚，不易分散，减小了光催化作用的比表面积，降低了光催化效率；④其次，未被水泥水化产物包裹的纳米TiO₂与水泥基材料的结合多以范德法力为主，结合力较差，属于较弱联结，多次使用之后，会出现TiO₂剥落的现象，降低其耐久性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效多用途光催化混凝土，主要包括5wt%-10wt%的光催化骨料，所述光催化骨料中负载的TiO₂具有较好的光催化作用；本发明通过在混凝土中掺杂光催化骨料制备的光催化混凝土，有效降低了混凝土中水泥的碱性破坏TiO₂的催化效率；本发明可有效提高光催化建筑水泥的催化效率和使用寿命；

本发明的另一目的在于提供一种高效多用途光催化混凝土的制备方法，本发明采用溶胶-凝胶法制备TiO₂水溶胶，采用负压-饱和法浸渍骨料，煅烧后制备得到光催化骨料；本发明的制备方法简单，可以有效避免TiO₂纳米颗粒团聚，使TiO₂颗粒在骨料中分散均匀，提高了光催化作用的比表面积，从而有效提高了光催化效率；同时本发明在骨料负载TiO₂之后采用煅烧的方法，让TiO₂在骨料表面产生化学键结合，增强结合力，提高耐久性。

本发明主要通过以下技术方案实现：一种高效多用途光催化混凝土，主要包括5wt%-10wt%的光催化骨料，所述光催化骨料中负载有光催化剂TiO₂。经过实验发现本发明制备的混凝土的光催化效率随着光催化骨料的增多而增多，但是当光催化骨料质量分数超过10%时，光催化效率增幅明显减小，主要原因是随着骨料质量的增加，总的催化剂活性点位暴露的量在增加，但是随着进一步增加，催化剂之间产生了相互重叠，所述混凝土的光催化率不再增加。

一种高效多用途光催化混凝土的制备方法，主要包括以下步骤：

步骤A，采用溶胶-凝胶法制备TiO₂水溶胶，然后加入骨料混合，煅烧后制备得到负载TiO₂光催化剂的光催化骨料；

步骤B，将步骤A中制备的光催化骨料与水泥、砂石混合，制备得到光催化混凝土。

所述混凝土中水泥、骨料、砂石的比例配方为现有技术，且不是本发明的改进点，故不再赘述。