[发明专利]一种电气石与光催化半导体复合水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种电气石与光催化半导体复合水凝胶及其制备方法和应用，属于复合材料技术领域。所述电气石与光催化半导体复合水凝胶由电气石粉、纳米二氧化钛粉和聚乙烯醇水溶液组成，其中,所述电气石粉和纳米二氧化钛粉的用量占电气石粉、纳米二氧化钛粉和聚乙烯醇水溶液三者总重量的百分比不超过20％,所述电气石粉和纳米二氧化钛粉所用重量比为2:1。本发明制备的电气石与光催化半导体复合水凝胶,显微镜下呈现出三维网络结构，吸光性能良好，具备一定的力学性能，可以独立使用去除污染物，也可以附在其它基材上使用，尤其可以配合空净产品使用，提高空气净化效果，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种电气石与光催化半导体复合水凝胶及其制备方法和应用,属于复合材料技术领域。

背景技术

随着近些年甲醛污染事件、水污染事件的频发，环保成为人们越来越关注的话题。半导体光催化材料由于可以催化甲醛等污染物的分解而具有广阔的开发前景。其中又以纳米二氧化钛为最有潜力的光催化材料，但是，纳米二氧化钛是一种宽带隙半导体，只能被紫外光激发；另外，激发后的电子很容易与空穴复合，使得纳米二氧化钛在可见光下的光催化活性较低。研究表明，电气石粉体具有自发极化特性，其极化产生的氢离子可以作为电子捕捉剂有效捕捉电子，抑制电子与空穴的再结合。因此，电气石粉与纳米二氧化钛等光催化半导体材料的复合应用前景广阔。

目前现有技术将二者做成复合粉体以及涂料，但前者使用过程中容易团聚，后者制作工艺复杂、常有有机溶剂的存在，污染环境。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种电气石与光催化半导体复合水凝胶及其制备方法和应用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电气石与光催化半导体复合水凝胶，由电气石粉、纳米二氧化钛粉和聚乙烯醇水溶液组成，其中,所述电气石粉和纳米二氧化钛粉的用量占电气石粉、纳米二氧化钛粉和聚乙烯醇水溶液三者总重量的百分比不超过20％,所述电气石粉和纳米二氧化钛粉所用重量比为2:1。

本发明电气石与光催化半导体复合水凝胶的有益效果是：

本发明以电气石粉、纳米二氧化钛粉和聚乙烯醇为原料，在电气石的存在下，纳米二氧化钛的光催化效率大大提高。

本发明制备的电气石与光催化半导体复合水凝胶,显微镜下呈现出三维网络结构，吸光性能良好，具备一定的力学性能，可以独立使用去除污染物，也可以附在其它基材上使用，尤其可以配合空净产品使用，提高空气净化效果，应用前景广阔。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇与去离子水的质量比为10:90，所述聚乙烯醇的聚合度为1600±50。

采用上述进一步方案的有益效果是制备的电气石与光催化半导体复合水凝胶即不会出现大的颗粒缺陷，又使产品性能比较合适。

进一步，所述纳米二氧化钛粉为金红石型纳米二氧化钛。

进一步，所述电气石粉的粒径大于2000目。

采用上述进一步方案的有益效果是粒径越细越有利于分散。

进一步，所述电气石粉和纳米二氧化钛粉的用量占电气石粉、纳米二氧化钛粉和聚乙烯醇水溶液三者总重量的5％-10％。

本法明还提供一种电气石与光催化半导体复合水凝胶的制备方法，包括：

1)取电气石粉与纳米二氧化钛粉，混合后200-300℃高温预处理1h，促进表面分子活性；

2)取聚乙烯醇，加入去离子水制备聚乙烯醇水溶液，玻璃棒搅拌均匀，再放在高速分散机下搅拌，搅拌同时加入1)处理后的电气石粉和纳米二氧化钛粉，持续搅拌30min，得混合液；