[发明专利]光催化水泥基复合材料、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种光催化水泥基复合材料，包括水泥基体以及涂覆于所述水泥基体外表面的光催化剂复合粉体，所述光催化剂复合粉体包括粘结剂以及光催化剂纳米粉体，所述光催化剂纳米粉体与所述粘结剂的质量比为0.01～0.1，所述光催化剂纳米粉体为纳米二氧化钛、纳米氧化锌或纳米三氧化二铁中的一种，所述粘结剂为脂肪酸、有机硅表面活性剂、石蜡、橡胶或水溶性树脂乳液中的一种。本发明提出的光催化水泥基复合材料，保证光催化降解效果的同时，避免了光催化剂材料的浪费。

技术领域

本发明涉及光催化材料技术领域，特别涉及一种光催化水泥基复合材料、制备方法及其应用。

背景技术

随着工业经济的快速发展，特别是印染行业的快速成长，导致了在出口创汇提升，人们生活改善的同时，也产生了大量的有机染料废水。所产生的废水中含有大量能够致病、致癌的有机污染物，因此对这些有机染料废水的处理迫在眉睫。

半导体光催化技术利用太阳能通过氧化还原反应降解有机污染物，由于其具有降解速率快以及矿化降解彻等优点，已经成为解决环境问题有效方法之一。光催化技术的核心为光催化材料，常用的光催化材料通常为纳米粉体。粉体由于其粒径小、比表面积大，能够有效地跟有机染料分子接触并吸附在染料分子上，进而有效降解有机染料。然而为了避免由于纳米粉体单独使用导致的易团聚、难回收等问题，科研人员将纳米粉体负载到载体上进行使用。水泥基材料便可作为光催化剂的载体，使光催化剂在最大程度上吸收太阳光能量，进而完成光催化降解过程。目前，将光催化纳米材料负载到水泥基体上，通常有两种方法：表面喷涂法以及内部掺入法。a、表面喷涂法将光催化剂和粘结剂制成乳液，然后喷洒到净浆、砂浆、混凝土等的表面形成涂层，发挥光催化剂的效用，但是该法需要配合附着力较强的粘结剂来一起使用；b、内部掺入法先将光催化剂和水泥粉体混合均匀后，水化后将光催化剂固定在水泥基体中，该法会将一部分光催化剂固定在基体内部，无法发挥作用，造成浪费。

基于此，有必要研制出一种新的光催化水泥基复合材料，以保证在光催化剂材料节约的前提下，最大程度上实现光催化降解效果。

发明内容

基于此，本发明的目的是为了解决现有技术中，将光催化剂和水泥粉体混合均匀后，水化后将光催化剂固定在水泥基体中，一部分光催化剂固定在基体内部，无法发挥作用，造成浪费的问题。

本发明提出一种光催化水泥基复合材料，其中，包括水泥基体以及涂覆于所述水泥基体外表面的光催化剂复合粉体，所述光催化剂复合粉体包括粘结剂以及光催化剂纳米粉体，所述光催化剂纳米粉体与所述粘结剂的质量比为0.01～0.1，所述光催化剂纳米粉体为纳米二氧化钛、纳米氧化锌或纳米三氧化二铁中的一种，所述粘结剂为脂肪酸、有机硅表面活性剂、石蜡、橡胶或水溶性树脂乳液中的一种。

本发明提出的光催化水泥基复合材料，包括水泥基体以及光催化剂复合粉体层，在本发明中，由于将光催化剂复合粉体层设置在水泥基体的外表面，在水泥基体内并没有掺杂有光催化剂复合粉体，因此在保证光催化降解效果的同时，避免了光催化剂材料的浪费。

所述光催化水泥基复合材料，其中，所述水泥基体为硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥中的一种。

所述光催化水泥基复合材料，其中，所述粘结剂与所述光催化剂纳米粉体的用量均为1～5g/m³。

所述光催化水泥基复合材料，其中，所述有机硅表面活性剂为甲基硅醇钠、乙基硅醇钠或聚乙基羟基硅氧烷中的一种。

本发明还提出一种光催化水泥基复合材料的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：

水泥基体制备：将水泥与自来水进行搅拌均匀后，倒入到模具中进行震实，用保鲜膜覆盖24h后进行脱模，在水中养护后得到所述水泥基体；

光催化剂乳液制备：将光催化剂纳米粉体加入到粘结剂中，经搅拌后进行超声分散得到所述光催化剂乳液；