[发明专利]一种用于炭雕工艺的自清洁活性炭材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于炭雕工艺的自清洁活性炭材料的制备方法。确切地说是制备了一种在孔隙内负载了纳米二氧化钛的活性炭块材料。

背景技术

在现代生活中，室内空气环境污染问题日益受到人们的关注。例如香烟燃烧时，释放的烟气中含有尼古丁、一氧化碳、醛类、胺类等多种有害成分，危害人体健康。大量的装修材料的使用，使得我们日常生活的空间内含有各种有害有毒气体，如：甲醛、苯、甲苯、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、氮的氧化物、氨、甲烷等。这些有毒气体极大地危害了人们的健康，严重的甚至可以引发多种疾病并致癌。有关资料表明，全球每年死于因室内环境污染的人数达280万，室内空气中存在300多种污染物，有约68％的人体疾病与室内污染有关。因此有效净化空气，消除室内的有毒物质、烟雾和异味等空气污染物，对于维护人体健康具有十分重要的意义。专利03118337.9，200610053540.1和200420068472.2都公开了一种炭雕材料的成型制备工艺。但是工艺过程都较为复杂，而且所得的炭材料在使用一段时间之后，由于活性炭达到了吸附的饱和度，需要重新高温处理活化，否则将失去其吸附功能。

二氧化钛是一种非常好的光降解催化剂，特别是纳米级的二氧化钛具有更强的催化降解性能，在使用中经常要将其负载到一种载体上，在二氧化钛的光催化降解作用下，吸附在载体上的有毒有机物质可以快速的被降解成水、二氧化碳等分解产物而脱离载体。本专利是将活性炭优良的吸附性能与二氧化钛非常好的光催化作用相结合，对室内空气环境污染的治理将起到更好的作用。该种活性炭材料具有自洁净功能，活性炭的吸附容量是无限的，具有永久的使用寿命，不需要活化再生。该种活性炭材料对室内的有毒气体持续吸附并降解，是纯物理吸附方式和光催化降解的高效结合。本专利中所制备的活性炭材料，由于力学性能所限还不能用于制备家具或门窗等对力学性能要求较高的领域，目前的技术仅适合于对力学性能要求不高的工艺品，另外由于该种材料对有机物具有催化降解的功能，所以在制备工艺品时所用的色彩颜料必须是陶瓷类的无机盐材料。采用此种活性炭材料加工成各种工艺品，既美化装饰环境，又能长期有效的吸附并降解有毒有害气体，是一种既能净化室内和车箱内空气又能美化环境的环保艺术品。

发明内容

为了克服现有技术制备用于炭雕工艺的活性炭材料工艺复杂且需要活化再生的缺点，本发明提供了一种制备炭雕工艺用的活性炭材料且在其孔隙内负载纳米二氧化钛粒子的方法。

本发明解决其技术问题所采用的方案是一种制备炭雕工艺用的活性炭且在其孔隙内负载纳米二氧化钛粒子的方法，其特征在于采用下述方法制备：

1)首先将100～300目的粉状活性炭，100目的中间相沥青，钛酸四正丁酯，在高速混合机上混合10～15分钟，制成预混合粉；然后将预混合粉放入球磨机中，加入乙醇，研磨反应5～20小时；研磨后的混合物在室温下陈化干燥50～100小时，破碎至60～100目；其中所述中间相沥青，钛酸四正丁酯和乙醇的质量和粉状活性炭质量的百分比如下：

中间相沥青      20％～30％

钛酸四正丁酯    10％～20％

乙醇            20％～50％

2)将上述粉状混合料加到模具中，在3～5MPa的压力下冷压预成型，然后升温到280～300℃，开始加压成型，压强为50～100MPa，在此压力下保温15～30分钟，然后停止加热自然冷却；

3)将2)中所得的块材料置于高温炉中碳化，选用氮气为保护气体，碳化升温速率为0.5～1℃/min，碳化温度为800℃～900℃；

4)当温度达到800℃～900℃时，抽真空达到1～2Pa，保温保压1～2小时；

5)之后以0.5～1℃/min的速率降温至室温，在室温下1～1.5小时内恢复到常压，既得到一种用于炭雕工艺的自清洁活性炭材料。

所述的方法中，在研磨过程中，钛酸四正丁酯将和乙醇发生水解反应和缩聚反应，经高温处理后能在活性炭的孔隙内负载纳米二氧化钛粒子，所以该种活性炭材料具有自洁净功能，可以将吸附于活性炭孔隙内的污染物催化降解形成水、二氧化碳等分解产物而脱离活性炭表面，该种活性炭材料的吸附容量是无限的，具有永久的使用寿命，不需要活化再生，可以对室内的有毒气体稳定持续的吸附并降解。用此种活性炭材料加工成各种工艺品，既能美化装饰环境，又能长期有效的吸附并降解有毒有害气体。

本发明相比现有技术的优点在于：制备工艺过程简单，成本低，活性炭材料的吸附容量是无限的，具有永久的使用寿命，不需要活化再生，可以对室内的有毒气体持续吸附并降解。