一种负载光催化剂的超临界发泡材料及其制备方法技术

一种负载光催化剂的超临界发泡材料及其制备方法，将硅酸盐水泥、母料、硫酸钙纳米晶须、水化硅酸钙、水、增强剂、混合均匀，机制成型后封装在模具中，使用CO

【技术实现步骤摘要】
一种负载光催化剂的超临界发泡材料及其制备方法
本专利技术涉及超临界发泡材料的制备
，具体为一种负载光催化剂的超临界发泡材料及其制备方法。
技术介绍
自1972年日本Fujishima和Honda发现TiO2单晶电极光解水以来，纳米半导体多相光催化反应方面的研究得到了越来越深入的开展。具有多相光催化性能的半导体包括WO3，TiO2，CdS，ZnS，ZnO，Fe2O3，CdSe等，其中TiO2由于具有抗化学和光腐蚀、性质稳定、无毒、催化活性高、价廉等优点而最受重视和具有最广阔的应用前景。目前为止纳米TiO2光催化剂主要应用于废水处理和空气净化领域。在使用时主要以两种形式进行：一种是将纳米TiO2粉体混入溶液中直接机械搅拌，形成悬浮体系；另一种是将纳米TiO2负载在某种载体上进行光催化作用。悬浮体系较为简单方便，所以在大量实验室研究工作中和早期开发应用中多采用悬浮体系。但在实际使用中发现悬浮体系因纳米TiO2颗粒极为细小，存在着难以回收、催化剂容易中毒，当溶液中存在高价阳离子时催化剂不易分散等缺点。而负载之后的TiO2虽然催化活性稍有降低，但并不影响实际应用，并能克服上述悬浮体系的不足。当使用较为先进的负载技术和光化学反应器时，甚至会获得更高的光催化效率，因此纳米TiO2光催化剂的负载技术对其实现大规模实用化、商品化和工业化具有重大的实际意义。超临界流体是一种性质介于气体和液体之间的流体，兼具近似液体密度，溶剂强度和传热系数，气体的低粘度和高扩散系数。与传统发泡剂相比，超临界二氧化碳用于发泡具有独特的优势：(1)临界温度较低(临界点31.1℃)，临界压力不高(临界点7.37MPa)，CO2容易达到超临界状态；(2)传质系数高，可在较短时间内达到平衡浓度，缩短加工时间；(3)超临界CO2对物料具有更强的渗透性和更强的溶解能力，从而显著改善材料的孔隙结构、设计强度、韧性、纤维黏结性能和耐久性能；(4)CO2无毒，不可燃，操作安全，价廉易得。由此可见，提供一种负载光催化剂的超临界发泡材料及其制备方法是本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种负载光催化剂的超临界发泡材料，包括如下质量份的各组分：硅酸盐水泥20-40份、母料4-6份、硫酸钙纳米晶须15-20份、水化硅酸钙5-15份、水30-40份、增强剂1-3份、纳米Al2034-6份、纳米B2035-15份、纳米K201-3份、纳米MgO4-6份、纳米CaO4-6份、纳米ZnO1-5份、纳米SiO21-10份、纳米TiO2光催化剂60-70份。进一步的，所述负载光催化剂的超临界发泡材料包括如下质量份的各组分：硅酸盐水泥20份、母料4份、硫酸钙纳米晶须15份、水化硅酸钙5份、水30份、增强剂1份、纳米Al2034份、纳米B2035份、纳米K201份、纳米MgO4份、纳米CaO4份、纳米ZnO1份、纳米SiO21份、纳米TiO2光催化剂60份。一种负载光催化剂的超临界发泡材料的制备方法，本方法将硅酸盐水泥、母料、硫酸钙纳米晶须、水化硅酸钙、水、增强剂、混合均匀，机制成型后封装在模具中，使用CO2作为发泡剂，制备出具有超细微孔结构的发泡材料，之后将金属氧化物纳米材料和纳米TiO2光催化剂涂敷在发泡基材表面，之后将发泡基材高温固化处理，形成一种新型复合光催化超临界发泡材料，最后对降解率进行测试。进一步的，所述CO2气体以小流量吹洗高压反应釜20min，将反应釜预热到110℃。进一步的，将所述机制成型后的样品封入高压反应釜内，通过高压泵注入CO2，使釜内的压力达到25MPa，当整个系统温度和压力稳定后，恒温恒压保持一段时间。进一步的，所述金属氧化物纳米材料和纳米TiO2光催化剂涂敷后的发泡样品置于马弗炉中处理，得到超临界发泡材料。进一步的，所述金属氧化物纳米材料包括纳米Al203、纳米B203、纳米K20、纳米MgO、纳米CaO、纳米ZnO、纳米SiO2中的一种或多种进一步的，按照《GB/T23761-2009-光催化空气净化材料性能测试方法》和《GB/T23762-2009光催化材料水溶液体系净化测试方法》对该超临界发泡材料的降解率进行测试。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：1.通过超临界流体发泡技术制备出一种具有超细微孔结构的发泡材料，该发泡材料具有极大的比表面积和优良的耐久性能。2.将B203，K20，Na20，MgO，BaO，ZnO，Fe203等金属氧化物纳米材料和纳米TiO2光催化剂涂敷在发泡基材的表面后，进行高温固化处理形成一种新型复合光催化超临界发泡材料。从而显著降低催化剂容易脱落的风险，大大延长了光催化复合材料的使用寿命。3.通过金属氧化物纳米材料的添加使得发泡材料具有永久带电性，TiO2光催化作用生成的高活性电子会迅速转移到金属氧化物纳米材料的阳极表面，并被其牢固捕获。从而有效地避免了高活性电子和空穴的再复合，极大提高光催化反应的量子效率。【附图说明】图1是本专利技术按照GB/T23761-2009的降解率测试结果。图2是本专利技术按照GB/T23762-2009的降解率测试结果。【具体实施方式】下面对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术负载光催化剂的超临界发泡材料包括如下质量份的各组分：硅酸盐水泥20-40份、母料4-6份、硫酸钙纳米晶须15-20份、水化硅酸钙5-15份、水30-40份、增强剂1-3份、纳米Al2034-6份、纳米B2035-15份、纳米K201-3份、纳米MgO4-6份、纳米CaO4-6份、纳米ZnO1-5份、纳米SiO21-10份、纳米TiO2光催化剂60-70份。将硅酸盐水泥、母料、硫酸钙纳米晶须、水化硅酸钙、水、增强剂、混合均匀，机制成型后封装在模具中，使用CO2作为发泡剂，制备出具有超细微孔结构的发泡材料，之后将Al203，B203，K20，Na20，MgO，BaO，CaO，ZnO，SiO2，Fe203等金属氧化物纳米材料和纳米TiO2光催化剂涂敷在发泡基材表面，之后将发泡基材高温固化处理，形成一种新型复合光催化超临界发泡材料，最后对降解率进行测试。实施例1所述负载光催化剂的超临界发泡材料包括如下质量份的各组分：硅酸盐水泥20份、母料4份、硫酸钙纳米晶须15份、水化硅酸钙5份、水30份、增强剂1份、纳米Al2034份、纳米B2035份、纳米K201份、纳米MgO4份、纳米CaO4份、纳米ZnO1份、纳米SiO21份、纳米TiO2光催化剂60份。所述负载光催化剂的超临界发泡材料的制备方法包括如下步骤：步骤一：将普通硅酸盐水泥20份、母料4份、硫酸钙纳米晶须15份、水化硅酸钙5份、水30份、增强剂1份、混合均匀，机制成型后封本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载光催化剂的超临界发泡材料，其特征在于，包括如下质量份的各组分：硅酸盐水泥20-40份、母料4-6份、硫酸钙纳米晶须15-20份、水化硅酸钙5-15份、水30-40份、增强剂1-3份、纳米Al

【技术特征摘要】
1.一种负载光催化剂的超临界发泡材料，其特征在于，包括如下质量份的各组分：硅酸盐水泥20-40份、母料4-6份、硫酸钙纳米晶须15-20份、水化硅酸钙5-15份、水30-40份、增强剂1-3份、纳米Al2034-6份、纳米B2035-15份、纳米K201-3份、纳米MgO4-6份、纳米CaO4-6份、纳米ZnO1-5份、纳米SiO21-10份、纳米TiO2光催化剂60-70份。


2.根据去权利要求1所述的一种负载光催化剂的超临界发泡材料，其特征在于，所述负载光催化剂的超临界发泡材料包括如下质量份的各组分：硅酸盐水泥20份、母料4份、硫酸钙纳米晶须15份、水化硅酸钙5份、水30份、增强剂1份、纳米Al2034份、纳米B2035份、纳米K201份、纳米MgO4份、纳米CaO4份、纳米ZnO1份、纳米SiO21份、纳米TiO2光催化剂60份。


3.一种应用于权利要求1中负载光催化剂的超临界发泡材料的制备方法，其特征在于，本方法将硅酸盐水泥、母料、硫酸钙纳米晶须、水化硅酸钙、水、增强剂、混合均匀，机制成型后封装在模具中，使用CO2作为发泡剂，制备出具有超细微孔结构的发泡材料，之后将金属氧化物纳米材料和纳米TiO2光催化剂涂敷在发泡基材表面，之后将发泡基材高温固化处理，形成一种新型复合光催化超临界发泡材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁士明，黄敏，
申请(专利权)人：南京国兴环保产业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32