一种钛基生物质涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于固碳涂料技术领域，具体涉及一种钛基生物质涂料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的钛基生物质涂料涂覆在塑性阶段的水泥基材料表面，纳米二氧化钛的成核效应可以加速水泥基材料表层水化，细化氢氧化钙尺寸，为碳化反应提供更多的反应物；本发明专利技术将碳酸酐酶负载到纳米二氧化钛表面，抑制了纳米二氧化钛团聚的问题，同时纳米二氧化钛具有良好的稳定性和生物相容性，使得固定后的碳酸酐酶具有良好的活性和稳定性；碳酸酐酶可以加速二氧化碳的吸收，在水泥基材料表面孔隙溶液中形成高浓度碳酸氢根离子，促进碳化反应过程，在水泥基材料表层快速形成碳酸钙，致密表层结构，在低浓度二氧化碳环境下实现早期快速固碳，且抑制持续碳化的发生。续碳化的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种钛基生物质涂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于固碳涂料
，具体涉及一种钛基生物质涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着全球经济和工业建设的快速发展，以CO2为代表的温室气体大量排放，导致了一系列严重的环境问题。作为当今世界建筑行业使用最广泛的材料——混凝土，其主要成分水泥是建筑行业主要的碳排放源，其CO2的排放量占所有建筑活动碳排放量的36％，占所有人为二氧化碳总排放量的9％。因此，开发混凝土材料的碳减排技术具有重要意义。
[0003]除了在水泥或混凝土生产配比或工艺上降低碳排放量外，利用水泥基材料可碳化的性能进行CO2的吸收也是实现碳减排的有效途径之一。但水泥基材料对CO2的吸收必须控制在早期，以避免持续碳化带来的负面影响。
[0004]目前，水泥基材料早期碳化方法主要有内掺固碳材料和人为提供密闭高浓度CO2环境两种方法：第一种方法内掺固碳材料，通常会发生固碳材料团聚等分散不均匀现象，造成水泥基材料的内部缺陷，影响水泥基材料的机械强度；第二种方法人为提供密闭高浓度CO2环境，以加速水泥基构件的早期碳化反应，但是就应用的角度而言，提供高浓度CO2环境严重限制了预拌水泥基材料固碳技术的发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种钛基生物质涂料及其制备方法和应用，本专利技术提供的钛基生物质涂料可以在低浓度CO2环境下实现固碳，针对性促进水泥基材料表层快速碳化且碳化深度可控，提高水泥基材料的力学性能和耐久性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种钛基生物质涂料，由包括以下质量百分含量的原料制成：
[0008]氨化改性纳米二氧化钛/碳酸酐酶复合微粒2～5％，藻酸钠0.4～2％，pH调节剂和水余量；
[0009]所述pH调节剂的用量以调节涂料的pH值至9.5～10.5为准；
[0010]所述氨化改性纳米二氧化钛/碳酸酐酶复合微粒包括碳酸酐酶和与所述碳酸酐酶共价连接的氨化改性纳米二氧化钛；所述碳酸酐酶负载在所述氨化改性纳米二氧化钛表面。
[0011]优选的，所述氨化改性纳米二氧化钛和碳酸酐酶的质量比为1300～4000:1。
[0012]优选的，所述藻酸钠为海藻酸钠。
[0013]优选的，所述氨化改性纳米二氧化钛/碳酸酐酶复合微粒的制备方法，包括以下步骤：
[0014]将氨化改性纳米二氧化钛、碳酸酐酶、磷酸盐缓冲液和活化剂混合后依次离心和干燥，得到氨化改性纳米二氧化钛/碳酸酐酶复合微粒。
[0015]优选的，所述混合的温度为25～35℃，pH值为5～6；所述混合为超声混合，所述超声的频率为20～25kHz，功率为800～950W。
[0016]优选的，所述氨化改性纳米二氧化钛的制备方法包括以下步骤：
[0017]将表面改性剂、纳米二氧化钛和水混合，得到浆料；所述表面改性剂为醇胺类化合物；
[0018]将所述浆料干燥后热处理，得到氨化改性纳米二氧化钛。
[0019]优选的，所述表面改性剂和纳米二氧化钛的质量比为1:3～5；所述纳米二氧化钛和水的质量比为1:20～40。
[0020]本专利技术还提供了上述方案所述钛基生物质涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0021]将氨化改性纳米二氧化钛/碳酸酐酶复合微粒、藻酸钠和水混合得到混合液，然后用pH调节剂调节所述混合液pH值至9.5～10.5，得到钛基生物质涂料。
[0022]本专利技术还提供了上述方案所述钛基生物质涂料或上述方案所述制备方法得到的钛基生物质涂料在水泥固碳中的应用，所述水泥固碳的环境CO2浓度为自然环境CO2浓度。
[0023]优选的，所述钛基生物质涂料在水泥固碳中的应用包括以下步骤：
[0024]将钛基生物质涂料涂覆在塑型阶段的水泥基材料表面。
[0025]本专利技术提供了一种钛基生物质涂料。本专利技术提供的钛基生物质涂料涂覆在塑性阶段的水泥基材料表面，纳米二氧化钛的成核效应可以加速水泥基材料表层水化，细化Ca(OH)2尺寸，为碳化反应提供更多的反应物；本专利技术将碳酸酐酶负载到氨化改性纳米二氧化钛表面，抑制了纳米二氧化钛团聚的问题，同时纳米二氧化钛具有良好的稳定性和生物相容性，可以作为载体固定碳酸酐酶，使得固定后的碳酸酐酶具有良好的活性和稳定性；碳酸酐酶可以加速CO2的吸收，在水泥基材料表面孔隙溶液中形成高浓度HCO
32+
，促进碳化反应过程，在水泥基材料表层快速形成碳酸钙，填充孔隙，致密表层结构，可以在低浓度CO2环境下实现早期快速固碳，且抑制持续碳化的发生，这避免了人为提供高浓度CO2这一限制条件，有利于大规模应用。
[0026]本专利技术提供的钛基生物质涂料不仅可以降低大气中CO2浓度，达到精准固碳的目的，而且碳化过程发生在水泥基材料早期，针对性促进水泥基材料表层快速碳化且碳化深度可控，可以抑制后期持续碳化对水泥基材料所造成的负面影响，提高水泥基材料的机械强度等力学性能和耐久性。
[0027]本专利技术还提供了上述方案所述钛基生物质涂料的制备方法。本专利技术提供的制备方法步骤简单，操作方便，生产成本低，可以大规模工业化。
[0028]本专利技术还提供了上述方案所述钛基生物质涂料或上述方案所述制备方法得到的钛基生物质涂料在水泥固碳中的应用。本专利技术提供的钛基生物质可以应用于砂浆和混凝土等不同水泥基材料，实现有利碳化层的构建，具有良好的固碳效果。
具体实施方式
[0029]一种钛基生物质涂料，由包括以下质量百分含量的原料制成：
[0030]氨化改性纳米二氧化钛/碳酸酐酶复合微粒2～5％，藻酸钠0.4～2％，pH调节剂和水余量；
[0031]所述pH调节剂的用量以调节涂料的pH值至9.5～10.5为准；
[0032]所述氨化改性纳米二氧化钛/碳酸酐酶复合微粒包括碳酸酐酶和与所述碳酸酐酶共价连接的氨化改性纳米二氧化钛；所述碳酸酐酶负载在所述氨化改性纳米二氧化钛表面。
[0033]本专利技术提供的钛基生物质涂料的原料包括氨化改性纳米二氧化钛/碳酸酐酶复合微粒2～5％，优选为2.5～4％，更优选为3～3.5％；所述氨化改性纳米二氧化钛/碳酸酐酶复合微粒的粒径优选为80～100nm，所述氨化改性纳米二氧化钛和碳酸酐酶的质量比优选为1300～4000:1，更优选为2000～3500:1，进一步优选为2300～3000:1。
[0034]在本专利技术中，所述氨化改性纳米二氧化钛/碳酸酐酶复合微粒的制备方法优选包括以下步骤：将氨化改性纳米二氧化钛、碳酸酐酶、磷酸盐缓冲液和活化剂混合后依次离心和干燥，得到氨化改性纳米二氧化钛/碳酸酐酶复合微粒。
[0035]在本专利技术中，所述氨化改性纳米二氧化钛和磷酸盐缓冲液的质量比优选为1:10～15，更优选为1:11～14，进一步优选为1:12～13；所述磷酸盐缓冲液的浓度优选为0.01～0.05mol/L，更优选为0.02～0.04mol/L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛基生物质涂料，由包括以下质量百分含量的原料制成：氨化改性纳米二氧化钛/碳酸酐酶复合微粒2～5％，藻酸钠0.4～2％，pH调节剂和水余量；所述pH调节剂的用量以调节涂料的pH值至9.5～10.5为准；所述氨化改性纳米二氧化钛/碳酸酐酶复合微粒包括碳酸酐酶和与所述碳酸酐酶共价连接的氨化改性纳米二氧化钛；所述碳酸酐酶负载在所述氨化改性纳米二氧化钛表面。2.根据权利要求1所述的钛基生物质涂料，其特征在于，所述氨化改性纳米二氧化钛和碳酸酐酶的质量比为1300～4000:1。3.根据权利要求1所述的钛基生物质涂料，其特征在于，所述藻酸钠为海藻酸钠。4.根据权利要求1所述的钛基生物质涂料，其特征在于，所述氨化改性纳米二氧化钛/碳酸酐酶复合微粒的制备方法，包括以下步骤：将氨化改性纳米二氧化钛、碳酸酐酶、磷酸盐缓冲液和活化剂混合后依次离心和干燥，得到氨化改性纳米二氧化钛/碳酸酐酶复合微粒。5.根据权利要求4所述的钛基生物质涂料，其特征在于，所述混合的温度为25～35℃，pH值为5～6；所述混合为超声混合，所述超声的频率为20～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李绍纯，金玲，陈旭，耿永娟，胡孟君，金祖权，单亚龙，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：