一种可以自动分解甲醛的耐火墙壁材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及耐火墙壁材料的技术领域，公开了一种可以自动分解甲醛的耐火墙壁材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将MgO和Al2O3混合后，依次经过球磨、超声，再进行加热反应，得到多孔前驱体；(2)将多孔前驱体和纳米LiF混合，在氮气保护下，进行煅烧，得到煅烧产物；(3)将煅烧产物通过偶联反应负载二氧化钛纳米管，得到耐火墙壁材料。本发明专利技术利用尖晶石材料具备优良的耐火性质，通过二氧化钛纳米管负载，使得墙壁材料具有催化分解甲醛、苯等有毒有害物质的能力；通过先合成多孔前驱体、再添加纳米级LiF，使得在满足材料性能的基础上，大大缩短煅烧时间，并减少能源的损耗。并减少能源的损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种可以自动分解甲醛的耐火墙壁材料的制备方法


[0001]本专利技术属于耐火墙壁的
，更具体涉及一种可以自动分解甲醛的耐火墙壁材料的制备方法。

技术介绍

[0002]在房屋的装修方面，甲醛一直以来就是一个严峻的问题。纵然是水溶性油漆涂料，依旧具有一定量的甲醛，这些甲醛依旧会挥发至空气中，或多或少会吸入人体。因而，研究通过墙壁固定涂料中的甲醛，并最终将所固定的甲醛分解，以此来降低甲醛对环境和人体的危害。
[0003]尖晶石化学通式可表示为AO
·
R2O3，其中A代表二价元素离子，可以是Mg
2+
、Fe
2+
等；R为三价元素，可以是Al
3+
、Fe
3+
、Cr
3+
等。尖品石是一类重要的中性或羽破性耐火材料，按其所用的原料及其组成可分为铬砖、铬镁砖、镁铬砖、镁铝尖晶石耐火材料，大部分都以同晶型固溶体的形式存在，因而其可用作良好的耐火墙壁材料。
[0004]TiO2是一种良好的光催化剂，其催化甲醛分解的机理如下：
[0005]TiO2的催化主要分为两大步：第一步，大于或等于TiO2带隙能的光照射到其表面,这时价带上的电子将发生跃迁，进而移动到导带上，价带因为失去电子而产生空穴(h
+
)，相反导带得到电子(e
‑
)，由此产生电子
‑
空穴对，为后续的氧化还原反应做好准备。第二步，位于价带处的空穴(h
+
)与空气中的H2O发生氧化反应，能够生成强氧化活性的
·
OH，同时导带处的电子(e
‑
)与O2反应生成O2‑
、
·
H2O2、HOO
·
和
·
OH等大量的活性物质，这些活性物质可以进一步与污染物发生氧化还原反应，将大分子污染物降解成小分子污染物，进而转化为CO2和H2O。
[0006]二氧化钛降解甲醛，主要是通过甲酸(HCOOH)这一中间产物来实现的。有研究指出，电子自旋共振(ESR)方法和自旋
‑
电子自旋共振(ST
‑
ESR)方法表明，关于甲醇的光催化反应机理如下：
[0007]HCHO
+
·
OH
→
·
CHO+H2O
[0008]·
CHO+
·
OH
→
·
CHOOH
[0009]·
CHO+O2‑
·
→
HCO3‑
[0010]HCO3‑
+H
+
→
HCOOOH
[0011]HCOOOH+HCHO
→
HCOOH
[0012]HCOOH
‑
H
+
→
HCOO
‑
[0013]HCOO
‑
+h
+
→
H
+
+
·
CO2‑
[0014]·
CO2‑
+(
·
OH,O,h
+
)
→
CO2[0015]综上所述，二氧化钛去甲醛利用的是光催化原理，甲醛在紫外光照射下可以被二氧化钛催化分解成二氧化碳和水。当然，二氧化钛还可以促进氮氧化物、芳烃和其它醛类的分解，对细菌的细胞壁也具有一定破坏作用。将二氧化钛负载到耐火尖晶石材料上，即可得到一种耐火的可分解甲醛的墙壁材料，对于环保工业、装修工业而言都具有一定的意义。

技术实现思路

[0016]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种可以自动分解甲醛的耐火墙壁材料的制备方法，利用MgO和Al2O3并加上纳米级LiF，制作耐火性墙壁材料，最后将TiO2负载至尖晶石耐火材料上，使墙壁具有分解甲醛的功效，同时具备一定耐火的性能。
[0017]为实现上述目的，本专利技术提供了一种可以自动分解甲醛的耐火墙壁材料的制备方法，包括如下步骤：
[0018](1)将MgO和Al2O3混合后，依次经过球磨、超声，再进行加热反应，得到多孔前驱体；
[0019](2)将多孔前驱体和纳米LiF混合，在氮气保护下，进行煅烧，得到煅烧产物；
[0020](3)将煅烧产物通过偶联反应负载二氧化钛纳米管，得到耐火墙壁材料。
[0021]在尖晶石的合成阶段，本专利技术通过机械球磨法减小反应物的粒径，并先合成多孔前驱体，再添加纳米级LiF，使得在满足材料性能的基础上，目的是减少固相反应所需的时间，大大缩短煅烧时间，并减少能源的损耗。将二氧化钛负载到尖晶石墙壁上，使得墙壁具有催化分解甲醛、苯等有毒有害物质的能力。此外，二氧化钛还具有破坏细菌细胞壁的能力。对于房屋住户的身体健康起到了一定保护作用。
[0022]本专利技术将利用尖晶石墙壁材料制作的墙壁具备优良的耐火性质，当火灾发生的情况下，可以增加逃生人员以及消防人员的生还几率，并且整个工艺成本更低，效率更高，能源消耗更少。
[0023]进一步优选地，所述MgO和Al2O3的摩尔比为1.5
‑
2.5:1。
[0024]由于尖晶石耐火材料中二价离子和三价离子的比例为1:2，但研究发现过量二价离子有利于尖晶石的形成。
[0025]进一步优选地，所述球磨后的粒径为200
‑
700目。
[0026]粒径越小反应效率越高，但时间成本较大。
[0027]进一步优选地，所述超声的时间为10
‑
30min。
[0028]超声的目的是为了让反应物分散更加均匀，以便于后期实验的合成。
[0029]进一步优选地，所述加热反应的温度为180
‑
240℃，时间为20
‑
26h。
[0030]进一步优选地，所述纳米LiF的添加量为多孔前驱体质量的0.5
‑
1.5％。
[0031]加入纳米级LiF是为了降低前驱体反应所需的温度和所需反应的时间。
[0032]进一步优选地，所述煅烧的温度为700
‑
1100℃，时间为1
‑
5h。
[0033]本专利技术团队在研究过程中发现，煅烧的时间和温度对尖晶石耐火材料影响较为严重。温度过低无法合成或将消耗更长的时间或影响尖晶石耐火材料的力学性能，温度过高使尖晶石耐火材料表面过于致密，负载Pd的二氧化钛纳米管无法再次负载在尖晶石耐火材料上。这是因为Pd纳米粒子的一段负载二氧化钛纳米管，另一端需要负载在尖晶石耐火材料表面的空隙中，空隙过小无法负载(对比例8)。
[0034]进一步优选地，所述偶联反为：将3
‑
8wt％Pd纳米粒子负载至二氧化钛纳米管表面，反应温度700
‑
900℃氮气氛围下保持1.5
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可以自动分解甲醛的耐火墙壁材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将MgO和Al2O3混合后，依次经过球磨、超声，再进行加热反应，得到多孔前驱体；(2)将多孔前驱体和纳米LiF混合，在氮气保护下，进行煅烧，得到煅烧产物；(3)将煅烧产物通过偶联反应负载二氧化钛纳米管，得到耐火墙壁材料。2.如权利要求1所述的可以自动分解甲醛的耐火墙壁材料的制备方法，其特征在于，所述MgO和Al2O3的摩尔比为1.5
‑
2.5:1。3.如权利要求1所述的可以自动分解甲醛的耐火墙壁材料的制备方法，其特征在于，所述球磨后的粒径为200
‑
700目。4.如权利要求1所述的可以自动分解甲醛的耐火墙壁材料的制备方法，其特征在于，所述超声的时间为10
‑
30min。5.如权利要求1
‑
4之一所述的可以自动分解甲醛的耐火墙壁材料的制备方法，其特征在于，所述加热反应的温度为180
‑
240℃，时间为20
‑
26h。6.如权利要求1所述的可以自动分解甲醛的耐火墙壁材料的制备方法，其特征在于，所述纳米LiF的添加量为多孔前驱体质量的0.5<...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭志勤，贾瑞，焦金鹏，傅建聪，蔡逸岚，邵帅，杨丹，王秉，万军民，胡智文，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：