一种氮掺杂二氧化钛的泡沫混凝土及其制备方法技术

?本发明专利技术公开了一种氮掺杂二氧化钛的泡沫混凝土及其制备方法。本发明专利技术的泡沫混凝土是由下列原料按一定重量配比制成：普通硅酸盐水泥，粉煤灰，泡沫，减水剂，自来水和氮掺杂二氧化钛。该泡沫混凝土的制备方法包括以下步骤：原材料混合搅拌制成水泥浆—泡沫与水泥浆搅拌混合—投加氮掺杂的二氧化钛—浇注入模—振动捣实—养护—拆模。本发明专利技术的优点：将氮掺杂的二氧化钛固定在泡沫混凝土中，当自然光照射到泡沫混凝土时，通过氮掺杂的二氧化钛光催化反应来降解去除泡沫混凝土吸附的污染物；并且泡沫混凝土具有轻质、隔音隔热、去除污染物等优点，所以可以作为一种环保材料应用到城市街道、房屋屋顶、建筑墙体等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及节能环保型建材
，具体涉及一种将氮掺杂二氧化钛添加到泡沫混凝土中的材料及其制备方法。
技术介绍
泡沫混凝土是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均勻混合，然后进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。泡沫混凝土是一种新型的节能环保型建筑材料。目前，泡沫混凝土在我国的应用主要是屋面泡沫混凝土保温层现浇、泡沫混凝土面块、泡沫混凝土轻质墙板、泡沫混凝土补偿地基。但是，充分利用泡沫混凝土的良好特性，可以将它在建筑工程中的应用领域不断扩大，加快工程进度，提高工程质量。有研究表明，泡沫混凝土有很好的孔结构，对于体积密度为500 kg/m3的泡沫混凝土而言，其气孔含量约为整个体积的50 %(总孔隙率约70 %)，所以和其它的建筑材料相比， 它有轻质、吸附污染物能力强、保温隔热性能好、隔音耐火性能好和整体性能好等优点。此外，泡沫混凝土中的气孔是相对独立的，所以它吸水率较低，防水性能好。虽然泡沫混凝土对污染物有很强的吸附性能，但它却不能去除这些污染物，而且这些被吸附的污染物释放出来还会污染环境。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，这种泡沫混凝土可以吸附降解空气中的氮氧化物，硫氧化物以及雨水中的有机污染物，对净化空气和去除雨水中有机污染物有明显作用。该泡沫混凝土可用于城市街道、房屋屋顶、建筑墙体等工程，本专利技术的复合泡沫混凝土可以在保温隔热、隔音耐火和环境保护等方面发挥重要作用。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种氮掺杂二氧化钛的泡沫混凝土，它由以下质量份数配比的原料制成普通硅酸盐水泥50-60份，粉煤灰10-15份，泡沫 10-15份，减水剂1-3份，自来水15-20份和氮掺杂二氧化钛3_5份；氮掺杂二氧化钛是按下列原料及工艺制得将10 mL的钛酸正丁酯和10 mL无水乙醇混合为a液，将3 ml冰醋酸、2 ml双蒸水和10 ml无水乙醇混合为b液，将b液逐滴滴入不断搅拌的a液中，搅拌速度为500 r/min，滴加完毕后持续搅拌30 min，得到混合液，再将3 mL的浓度为1 mol/L尿素加入到混合液中，在搅拌速度为500 r/min下搅拌60 min ；然后于室温下静置风干，得到干凝胶，然后将干凝胶碾磨成粉末状后放置于马弗炉内在450 V 下煅烧3 h，得到粉末状的氮掺杂二氧化钛，然后选取其中粒径为7 12 nm的氮掺杂二氧化钛；泡沫是按下列原料及工艺制得先将15-20 g牛蹄角粉碎烘干后与200-250 ml自来水和1-2 g亚硫酸氢钠搅拌混合，再投加5-8 g氢氧化钙进行水解反应，将水解液过滤得到蛋白类发泡剂；然后将蛋白类发泡剂和自来水按1 :100的体积比混合搅拌10-15 min，搅拌转速为3000 r/min，得到泡沫；粉煤灰粒径为0. 075-0. 3 mm ； 减水剂为聚羧酸减水剂。本专利技术提供的另一个技术方案为一种氮掺杂二氧化钛的泡沫混凝土的方法，该方法的制备步骤如下a)将普通硅酸盐水泥，减水剂，自来水和粉煤灰混合搅拌10-20min制成水泥浆；b)将泡沫加入到水泥浆中，在搅拌速度为100r/min下搅拌5-10 min形成泡沫混凝土浆状料；c)将氮掺杂二氧化钛投加到泡沫混凝土浆状料中，并搅拌均勻；d)将浆状料浇筑到模具中，然后放在振动台上振5-lOmin，振动频率为200次/min，得到氮掺杂二氧化钛的泡沫混凝土；e)将泡沫混凝土放在标准养护室进行养护，养护条件为温度18-22°C，相对湿度 95-98 %。共养护^-32d，再拆模得到氮掺杂二氧化钛的泡沫混凝土。研究表明泡沫混凝土具有很好的孔结构，所以对污染物有很强的吸附能力；氮掺杂二氧化钛是一种优良的催化剂，具有较高的催化活性，在可见光区有较强的响应，能有效利用太阳光降解去除包括杀虫剂、除草剂、氮氧化物、硫化物等污染物。所以将氮掺杂二氧化钛固定在泡沫混凝土中，并应用到城市街道、建筑墙体、屋顶中，在太阳光作用下不仅可以实现对污染物的吸附，而且还能有效地光催化降解泡沫混凝土吸附的污染物。本专利技术的优点如下(1)采用泡沫混凝土材料，相比其它普通混凝土材料，它具有更好的孔结构，有轻质、保温隔热性能好、隔音耐火性能好和整体性能好等优点。(2)采用氮掺杂的二氧化钛作为光催化剂，具有更大的可见光响应范围，大大提高了太阳光的利用效率；还可以很好的将泡沫混凝土对污染物的强吸附能力与氮掺杂的二氧化钛的光催化降解污染物的能力耦合，能有效地吸附并降解污染物。(3)采用粉煤灰完全替代沙子作为混凝土的原材料，不仅实现了废物再生利用，还提高了混凝土吸附污染物的能力。(4)采用泡沫混凝土作为氮掺杂二氧化钛的载体，对污染物不仅有吸附作用，还有降解去除污染物的优点。(5)采用浇筑入模、振动捣实的方式固定氮掺杂二氧化钛，会大大提高光催化剂的稳定性和耐磨性。(6)采用添加减水剂的方式，使得泡沫混凝土中的气孔更加均勻，吸附能力有明显提尚。具体实施例方式本专利技术结合具体实施例作进一步说明。实施例1(1)原材料的准备a)筛选粉煤灰，使其粒径在0.075-0. 3 mm ；b)氮掺杂二氧化钛的制备将10 mL的钛酸正丁酯和10 mL无水乙醇混合为a液，强力搅拌下逐滴滴入由3 ml冰醋酸、2 ml双蒸水和10 ml无水乙醇混合的b液中，滴加完毕后继续强力搅拌30 min,再将浓度为1 mol/L尿素按照28 %的N/Ti摩尔比加入到a，b混合液中，继续搅拌60 min。然后室温下静置风干为干凝胶后在玛瑙研钵中碾磨，最后在温度450 °C下于马弗炉中煅烧3 h，得到氮掺杂二氧化钛粉末；c)泡沫的制备先将15-20 g的牛蹄角粉碎烘干后与200-250 ml自来水和1_2 g亚硫酸氢钠搅拌混合，再投加5-8 g氢氧化钙进行水解反应。将水解液过滤制得蛋白类发泡剂。将蛋白类发泡剂和自来水按1 :100的体积比搅拌10-15 min得到泡沫，搅拌转速为3000 r/min ；(2)搅拌制成水泥浆将普通硅酸盐水泥，减水剂，自来水和步骤(1)中筛选的粉煤灰混合搅拌10-20 min制成水泥浆；(3)泡沫与水泥浆搅拌混合将步骤(1)制备的泡沫加入到步骤(2)制成的水泥浆中，并不断搅拌均勻形成泡沫混凝土浆状料；(4)投加氮掺杂二氧化钛纳米颗粒将步骤(1)制备的氮掺杂二氧化钛纳米颗粒投加到步骤(3)形成的泡沫混凝土浆状料中，并轻轻的将氮掺杂二氧化钛纳米颗粒搅拌均勻；(5)浇筑入模、振动捣实将步骤(4)制得的浆状料浇筑到事先做好的模具中，然后放在振动台上振实；(6)养护、拆模将步骤(5)振实压制成形的复合泡沫混凝土放在养护室进行养护，养护条件为温度 20士2 °C，相对湿度95 %以上。共养护至少观d，再拆模得到复合泡沫混凝土。实施例2(1)复合泡沫混凝土的制备取普通硅酸盐水泥50份，粒径在0. 075-0. 3 mm的粉煤灰 10份，泡沫15份，减水剂2份，自来水20份，氮掺杂二氧化钛4份；减水剂为聚羧酸减水剂， 泡沫和氮掺杂二氧化钛按照实施例1中的制备方法制成；将普通硅酸盐水泥，减水剂，自来水和粉煤灰混合搅拌10 min制成水泥浆，再将制备的泡沫加入到水泥浆中，并不断搅拌均勻形成泡沫混凝土浆状料，再将制备的氮掺杂二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂二氧化钛的泡沫混凝土，其特征在于它由以下质量份数配比的原料制成普通硅酸盐水泥50-60份，粉煤灰10-15份，泡沫10-15份，减水剂1_3份，自来水15-20 份和氮掺杂二氧化钛3-5份；所述氮掺杂二氧化钛是按下列原料及工艺制得将10 mL的钛酸正丁酯和10 mL无水乙醇混合为a液，将3 ml冰醋酸、2 ml双蒸水和10 ml无水乙醇混合为b液，将b液逐滴滴入不断搅拌的a液中，搅拌速度为500 r/min，滴加完毕后持续搅拌30 min，得到混合液，再将3 mL的浓度为1 mol/L尿素加入到混合液中，在搅拌速度为500 r/min下搅拌60 min ； 然后于室温下静置风干，得到干凝胶，然后将干凝胶碾磨成粉末状后放置于马弗炉内在450 °C下煅烧3 h，得到粉末状的氮掺杂二氧化钛，然后选取其中粒径为7 12 nm的氮掺杂二氧化钛；所述泡沫是按下列原料及工艺制得先将15-20 g牛蹄角粉碎烘干后与200-250 ml自来水和1-2 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗小勇，李轶，邢涛，陈云霄，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：