[发明专利]光催化水泥基材料的制备方法和光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，更具体地说，涉及一种光催化水泥基材料的制备方法和光催化剂的制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展，人类生存环境的污染情况日趋严重，例如，汽车尾气排放出大量的有害有机物及氮氧化物，室内装饰材料也挥发出大量的有害有机物，给人们的生命健康带来了巨大威胁，因此，开发高效、环保、无二次污染的环保材料是有效治理空气污染的关键。

作为一种常用的工程材料，水泥基材料逐渐向高性能和多功能的方向发展，如保温隔热、轻质高强等。目前，开发既具有良好的施工操作、力学性能和耐久性能，又能光催化氧化大气中的污染气体、环保的水泥基材料是当前研究的热点。目前，光催化水泥基材料是由水泥和TiO₂组成一种新型功能材料。TiO₂在紫外光的照射下能将室内的甲醛、甲苯、二甲苯等彻底分解成无害的CO₂和H₂O，将室外的氮氧化物氧化为硝酸，在环境净化方面有广泛的应用前景。

申请号为200910154677.X的中国专利文献报道了一种水泥基材料用光催化外加剂的制备方法，该方法先将纳米二氧化钛混晶与活性炭按重量比1∶1～2混料1～2h，将得到活性炭负载后的纳米光催化材料和可再分散乳胶粉、减水剂和聚丙烯纤维按重量比1∶0.2～0.3∶0.04～0.06∶0.04∶0.06的比例继续混料1～2h。该方法中，由于采用的二氧化钛的光生电子-空穴对的再复合效率高，光催化性能不突出；并且，由于二氧化钛的禁带宽度较宽，例如锐钛矿为3.2eV，金红石为3.0eV，仅能吸收太阳光中波长小于380nm的紫外光，然而太阳光中的紫外光仅占3～5％，因此，太阳能利用率低，在可见光作用下光催化活性低。此外，该方法以活性炭作为载体，因此，二氧化钛在水泥基材料中易团聚也无法有效地分散，并且，极易被水泥水化产物所包裹而失去良好的光催化性能。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种光催化水泥基材料的制备方法和光催化剂的制备方法，本发明制备的光催化水泥基材料在可见光作用下光催化活性较高。

本发明提供一种光催化水泥基材料的制备方法，包括：

提供上转换材料；

将纳米二氧化钛和粉煤灰混合，得到粉煤灰负载后的纳米二氧化钛；

将所述上转换材料和粉煤灰负载后的纳米二氧化钛复合，得到复合物，将所述复合物加热、煅烧，得到光催化剂；

将所述光催化剂与水泥混合，得到光催化水泥基材料。

优选的，所述上转换材料为Er_0.01Y_0.99AlO₃。

优选的，所述Er_0.01Y_0.99AlO₃按如下方法制备：

将Er₂O₃和Y₂O₃溶解于硝酸中，在搅拌条件下加入硝酸铝，得到混合溶液；

将柠檬酸加入所述混合溶液中，加热，得到溶胶；

将所述溶胶烘干，研磨，得到粉末材料，将所述粉末材料煅烧，得到Er_0.01Y_0.99AlO₃。

优选的，所述纳米二氧化钛和所述粉煤灰的质量比为1∶1～3。

优选的，所述上转换材料和所述粉煤灰负载后的纳米二氧化钛的质量比为1∶10～20。

优选的，所述纳米二氧化钛为锐钛矿型纳米二氧化钛。

优选的，所述粉煤灰的粒径为300目以上。

本发明还提供一种光催化剂的制备方法，包括：

提供上转换材料；

将纳米二氧化钛和粉煤灰混合，得到粉煤灰负载后的纳米二氧化钛；

将所述上转换材料和粉煤灰负载后的纳米二氧化钛复合，得到复合物，将所述复合物加热、煅烧，得到光催化剂。

优选的，所述上转换材料按如下方法制备：

将Er₂O₃和Y₂O₃溶解于硝酸中，在搅拌条件下加入硝酸铝，得到混合溶液；

将柠檬酸加入所述混合溶液中，加热，得到溶胶；

将所述溶胶烘干，研磨，得到粉末材料，将所述粉末材料煅烧，得到上转换材料。

优选的，所述纳米二氧化钛和所述粉煤灰的质量比为1∶1～3。

优选的，所述上转换材料和所述粉煤灰负载后的纳米二氧化钛的质量比为1∶10～20。