[发明专利]一种负载型复合硅酸盐基活性吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种负载型复合硅酸盐基活性吸附材料及其制备方法。

背景技术

随着科技的发展和人们物质生活水平的提高，人类赖以生存的环境却遭到了越来越严重的破坏，室内环境空气污染的情况也越来越严重，因此具有净化室内空气功能的材料就越来越得到人们的重视。

纳米TiO₂在紫外光的照射下会发生类似光合作用的光催化反应，氧化分解各种有机化合物和部分无机物，破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，因而具有极强的净化空气、防污自洁、杀菌、除臭等功能。然而由于其本身不具备物理吸附功能，还需要紫外光源，另外纳米材料成本昂贵等原因，约束了纳米TiO₂特殊功能的发挥，不利于市场推广。

沸石、硅藻土、凹凸棒石、蛭石、珍珠岩等天然硅酸盐矿物原料来源丰富、价格低廉，且因其一些特殊的结构通常具有物理吸附作用、离子交换作用、化学性质稳定等特点。但由于其天然矿物介孔尺寸不均一、比表面积小、吸附能力差，限制了其产品的质量和使用范围。

本发明采用物理活化法和化学活化法，综合天然硅酸盐矿物原料和纳米TiO₂的优缺点，提供一种比较面积大、活性高、生产成本低、工艺简单的既有较强的物理吸附功能，又能在可见光条件下催化分解室内有害气体的负载型复合硅酸盐基活性吸附材料的制备方法。

发明内容

本发明的内容是提供一种负载型复合硅酸盐基活性吸附材料及其制备方法，生产出具有较大比表面积和在可见光条件下可产生有效光催化的多孔硅酸盐粉体。

所述的负载型复合硅酸盐基活性吸附材料，其特征在于以膨化后的沸石、硅藻土、凹凸棒石、蛭石、珍珠岩等硅酸盐物质中的一种或多种为载体，在其表面和孔隙内负载有效量的锐钛矿型光催化材料纳米TiO₂和光催化活性化合物。

所述的负载型复合硅酸盐基活性吸附材料的制备方法，其特征在于多孔硅酸盐基载体的制备方法包括以下步骤：以不大于50μm的凹凸棒石、沸石、蛭石、硅藻土、珍珠岩等硅酸盐材料中的一种或多种为原料，加入一定量的碱性溶液，经混合均匀后转移至反应釜中进行焙烧，焙烧温度为480℃-850℃，釜内压力为0.8-1.3MPa，焙烧时间为1-10min。取出急冷后研磨筛分，筛分粒度范围为0.5-30μm。

所述的负载型复合硅酸盐基活性吸附材料的制备方法，其特征在于所用的碱性溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾等溶液，溶液浓度为5-20％，碱性溶液∶硅酸盐基载体的配比为2-10∶100。

所述的负载型复合硅酸盐基活性吸附材料的制备方法，其特征在于光催化活性钛溶胶的制备过程是往90％酒精溶液中同时添加二乙醇胺和醋酸，同时在搅拌的条件下添加钛酸丁酯、钛酸丙酯、钛酸四乙酯、钛酸异丙酯、或硫酸氧钛，最后添加羧酸多吡啶钌或磷酸多吡啶钌或多核联吡啶钌或纯有机光敏化染料等光活性化合物，静止1-5天即可。

所述的负载型复合硅酸盐基活性吸附材料的制备方法，其特征在于前驱体∶乙醇∶水∶二乙醇胺∶醋酸∶光催化活性化合物＝100∶100～1500∶150～650∶10～90∶1～5∶0.01～0.05。

所述的负载型复合硅酸盐基活性吸附材料的制备方法，其特征在于将载体快速浸渍在溶胶中并快速取出，重复1-5次后通过离心机甩掉多余溶胶，静止1-10h后放置于50-120℃的烘箱中烘干，最后以1-3℃/min的速度升温至150-280℃并保温5-20h即可。

本发明的优点是原料来源广泛，生产工艺简单，易于大规模生产；产品比表面积大，具有较强的物理吸附功能；锐钛矿型纳米TiO₂和光活性化合物的均匀负载，可使其在可见光条件下产生较强的光催化降解功能。

具体实施方式

分别称量凹凸棒石5kg、珍珠岩5kg，加入浓度为10％的纯碱溶液0.5kg，搅拌混合0.5h并静置24h，然后转移至容积为1.5m³、带数显式压力计的反应釜内，对反应釜内物料进行升温，升温速率为10℃/min，控温温度为550℃，同时控制釜内压力为1.0Mpa左右，保温保压2min后突然卸压并取出物料急速冷却，在球磨机中球磨30min后筛分备用。

称取浓度为90％的酒精溶液20kg，同时分别添加2kg二乙醇胺和0.5kg醋酸，搅拌过程中慢速添加钛酸丁酯22kg，待搅拌均匀后在添加0.005kg磷酸多吡啶钌，静止2天即得活性光催化钛溶胶。

将筛分后的硅酸盐载体快速浸渍在活性光催化钛溶胶中并快速取出，重复5次后通过离心机甩掉多余溶胶，静止1h后放置于105℃的烘箱中烘干，最后以3℃/min的速度升温至225℃并保温18h即可。