專利名稱：一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣凈化納米材料，尤其是涉及一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
80年代以后，開發(fā)的納米TiO2用作透明效應(yīng)和紫外線屏蔽劑，為納米TiO2打開了市場，使納米Ti O2的生產(chǎn)和需求大大增加，成為鈦白工業(yè)和涂料工業(yè)的一個新的增長點。納米TiO2因其具有的特殊的物理、化學(xué)性質(zhì)及其廣闊的應(yīng)用前景，必將擁有巨大的市場需求。盡管在我國納米TiO2的市場剛剛形成，但是隨著納米產(chǎn)品的普及以及人們消費觀念的改變，以及納米技術(shù)和對納米TiO2產(chǎn)品應(yīng)用的不斷深入、市場的不斷規(guī)范和發(fā)展，納米TiO2必將迎來廣闊的市場發(fā)展空間并帶來巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。目前國產(chǎn)的納米級的二氧化鈦粒徑多在100納米左右，催化效率不高，而在5-10納米粒徑的產(chǎn)品市場上還比較少。一般光觸媒只能在波長200 380納米的紫外線光照射下，產(chǎn)生光催化作用，而需要進(jìn)行光觸媒治理的室內(nèi)和車內(nèi)往往達(dá)不到這種光觸媒的激活條件。紫外線光觸媒依靠太陽光內(nèi)的紫外線或者人造紫外線光源催化二氧化納反應(yīng)形成分解薄膜。紫外線光觸媒對紫外線的光線強(qiáng)度和采光條件要求比較高，且人造紫外線對人體傷害較大。目前的光觸媒大多運用粘合技術(shù)，但如果粘合技術(shù)不過關(guān)，二氧化鈦就容易脫落，就不可能具備長期有效性。同時，納米二氧化鈦粒子容易團(tuán)聚，如果分散技術(shù)不好，將會形成較大個體的二氧化鈦顆粒，這與光觸媒技術(shù)要求的納米技術(shù)(大比表面積)相違背，處理能力急劇下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料及其制備方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料，其特征在于，該材料包括以下組分及重量份含量組分重量份珍珠粉10-70份；硅藻土20-80 份；天然負(fù)離子粉30-50份；無機(jī)壓電晶體礦石粉 10-20份；電氣石礦粉10-20份；納米二氧化鈦2-30份；納米二氧化鋅3-30份；海泡石5-20份；氧化鋇2-7份；
鈦白粉5-30份；天然生物質(zhì)膠粉5-16份；木質(zhì)纖維素O. 5-2份；羥乙基甲基纖維素O. 5-2份。所述的材料包括以下優(yōu)選組分及重量份含量組分重量份珍珠粉40-60份；硅藻土50-70 份；天然負(fù)離子粉35-40份；無機(jī)壓電晶體礦石粉 14-16份；電氣石礦粉14-16份；納米二氧化鈦10-20份；納米二氧化鋅10-20份；海泡石10-15份；氧化鋇4-6份；鈦白粉10-20份；天然生物質(zhì)膠粉10-12份；木質(zhì)纖維素O. 8-1. 2份；羥乙基甲基纖維素O. 8-1. 2份。所述的珍珠粉為1000目珍珠粉，所述的硅藻土為1000目硅藻土，所述的天然負(fù)離子粉為1000目天然負(fù)離子粉，所述的無機(jī)壓電晶體礦石粉為1000目無機(jī)壓電晶體礦石粉、所述的電氣石礦粉為1000目電氣石礦粉。一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下工藝步驟(I)將O. 5-2重量份羥乙基甲基纖維素、O. 5-2重量份木質(zhì)纖維素、5_16重量份天然生物質(zhì)膠粉及2-7重量份氧化鋇通過水解并縮合成含羥基的三度空間高分子結(jié)構(gòu)溶膠，該溶膠蒸發(fā)脫水成凝膠，低溫煅燒成活性氧化物粉體；(2)將10-70份珍珠粉；20_80份硅藻土 ；30_50份天然負(fù)離子粉；10-20份無機(jī)壓電晶體礦石粉，10-20份電氣石礦粉，2-30份納米二氧化鈦，3-30份納米二氧化鋅，5-20份海泡石，5-30份鈦白粉，研磨和焙燒后與步驟(I)得到的活性氧化物粉體進(jìn)行聚合，開始成為溶膠，進(jìn)而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠，經(jīng)過干燥和熱處理，制得新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料產(chǎn)品。步驟(I)所述的水解并縮合是將O. 5-2重量份羥乙基甲基纖維素、O. 5-2重量份木質(zhì)纖維素、5-16重量份天然生物質(zhì)膠粉及2-7重量份氧化鋇加入10-20重量份的H2SO4溶液中，在65°C的水浴中加熱2-3分鐘；所述的溶膠蒸發(fā)脫水成凝膠的溫度為60°C，所述的低溫煅燒的溫度為600°C。所述的H2SO4溶液的濃度為O. 2-0. 3M。步驟(2)所述的焙燒的溫度為400-600°C，所述的聚合以偶氮二異丁腈為引發(fā)齊U，加熱到50-80°C，反應(yīng)8-12h ;所述的干燥的溫度為100°C，所述的熱處理為在200 300°C進(jìn)行預(yù)熱處理，時間為I 3小時，獲得蓬松體產(chǎn)物，將其研磨，混勻；再將該產(chǎn)物在4500C _650°C進(jìn)行熱處理，時間為I 3小時。所述的偶氮二異丁腈的加入量為O. 1-1重量份。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過將稀土元素、有機(jī)硅、納米礦晶等摻雜。無需添加分散劑、粘結(jié)劑。通過增強(qiáng)催化劑表面酸性提高光催化效率。非過渡金屬的酞菁配合物，在650-700納米(nm)波段的光波有很好的吸收能力。在以上研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了納米礦晶、非過渡金屬的酞菁配合物與納米光催化之間的協(xié)同作用，使光催化效率得到了大幅度提高，尤其是對光線的要求已上升到700匪以下的可見光范圍。由此延伸制備了高自然光活性的納米鍍膜。采用晶種誘導(dǎo)超分子納米自組裝技術(shù)和溶膠凝膠法，使產(chǎn)品在結(jié)晶過程中逐步在基材表面堆積形成鍍膜，與基材結(jié)合致密，無需添加膠黏劑，常溫成膜。膜層耐高溫，在加熱600°C以下，不發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變。成膜后，納米晶胞粒徑小于I納米，光催化性極高?？梢蕴砑拥焦腆w、液體等多種材料中使用。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例I—種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料的制備方法，該方法包括以下工藝步驟(I)將O. 5重量份羥乙基甲基纖維素、2重量份木質(zhì)纖維素、16重量份天然生物質(zhì)膠粉及2重量份氧化鋇加入10重量份的H2SO4溶液中，在65°C的水浴中加熱2-3分鐘水解縮合成含羥基的三度空間高分子結(jié)構(gòu)溶膠，該溶膠于60°C蒸發(fā)脫水成凝膠，在600°C低溫下煅燒成活性氧化物粉體，所述的H2SO4溶液的濃度為O. 2M ；(2)將10重量份1000目珍珠粉；80重量份1000目硅藻土 ；30重量份1000目天然負(fù)尚子粉；20重量份1000目無機(jī)壓電晶體礦石粉，10重量份1000目電氣石礦粉,2重量份納米二氧化鈦，30重量份納米二氧化鋅，5重量份海泡石，30重量份鈦白粉，研磨和于400°C焙燒后與步驟(I)得到的活性氧化物粉體混合，加入偶氮二異丁腈O. I重量份作為引發(fā)劑，加熱到50°C，進(jìn)行聚合反應(yīng)8h，開始成為溶膠，進(jìn)而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠，于100°C干燥后，在200°C進(jìn)行預(yù)熱處理，時間為3小時，獲得蓬松體產(chǎn)物，將其研磨，混勻；再將該產(chǎn)物在450°C進(jìn)行熱處理，時間為3小時，制得新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料產(chǎn)品。實施例2一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料的制備方法，該方法包括以下工藝步驟(I)將2重量份羥乙基甲基纖維素、O. 5重量份木質(zhì)纖維素、5重量份天然生物質(zhì)膠粉及7重量份氧化鋇加入20重量份的H2SO4溶液中，在65°C的水浴中加熱2_3分鐘水解縮合成含羥基的三度空間高分子結(jié)構(gòu)溶膠，該溶膠于60°C蒸發(fā)脫水成凝膠，在600°C低溫下煅燒成活性氧化物粉體，所述的H2SO4溶液的濃度為O. 3M ；(2)將70重量份1000目珍珠粉；20重量份1000目硅藻土 ；50重量份1000目天然負(fù)尚子粉；10重量份1000目無機(jī)壓電晶體礦石粉,20重量份1000目電氣石礦粉,30重量份納米二氧化鈦，3重量份納米二氧化鋅，20重量份海泡石，5重量份鈦白粉，研磨于600°C焙燒后與步驟(I)得到的活性氧化物粉體混合，加入偶氮二異丁腈I重量份作為引發(fā)劑，力口熱到80°C，進(jìn)行聚合反應(yīng)12h，開始成為溶膠，進(jìn)而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠，于100°C干燥后，在30(TC進(jìn)行預(yù)熱處理，時間為I小時，獲得蓬松體產(chǎn)物，將其研磨，混勻；再將該產(chǎn)物在650°C進(jìn)行熱處理，時間為I小時，制得新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料產(chǎn)品。實施例3一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料的制備方法，該方法包括以下工藝步驟
(I)將O. 8重量份羥乙基甲基纖維素、I. 2重量份木質(zhì)纖維素、10重量份天然生物質(zhì)膠粉及4重量份氧化鋇加入15重量份的H2SO4溶液中，在65°C的水浴中加熱2_3分鐘水解并縮合成含羥基的三度空間高分子結(jié)構(gòu)溶膠，該溶膠于60°C蒸發(fā)脫水成凝膠，在600°C低溫下煅燒成活性氧化物粉體，所述的H2SO4溶液的濃度為O. 2M ；(2)將40重量份1000目珍珠粉；70重量份1000目硅藻土 ；35重量份1000目天然負(fù)尚子粉；16重量份1000目無機(jī)壓電晶體礦石粉，14重量份1000目電氣石礦粉,20重量份納米二氧化鈦，10重量份納米二氧化鋅，15重量份海泡石，10重量份鈦白粉，研磨于500°C焙燒后與步驟(I)得到的活性氧化物粉體混合，加入偶氮二異丁腈O. 5重量份作為引發(fā)劑，加熱到60°C，進(jìn)行聚合反應(yīng)10h，開始成為溶膠，進(jìn)而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠，于100°C干燥后，在250°C進(jìn)行預(yù)熱處理，時間為2小時，獲得蓬松體產(chǎn)物，將其研磨，混勻；再將該產(chǎn)物在500°C進(jìn)行熱處理，時間為2小時，制得新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料產(chǎn)品。實施例4一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料的制備方法，該方法包括以下工藝步驟(I)將I. 2重量份羥乙基甲基纖維素、O. 8重量份木質(zhì)纖維素、12重量份天然生物質(zhì)膠粉及6重量份氧化鋇加入18重量份的H2SO4溶液中，在65°C的水浴中加熱2_3分鐘水解并縮合成含羥基的三度空間高分子結(jié)構(gòu)溶膠，該溶膠于60°C蒸發(fā)脫水成凝膠，在600°C低溫下煅燒成活性氧化物粉體，所述的H2SO4溶液的濃度為O. 25M ；(2)將60重量份1000目珍珠粉；50重量份1000目硅藻土 ；40重量份1000目天然負(fù)尚子粉；14重量份1000目無機(jī)壓電晶體礦石粉，16重量份1000目電氣石礦粉，10重量份納米二氧化鈦，20重量份納米二氧化鋅，10重量份海泡石，20重量份鈦白粉，研磨于450°C焙燒后與步驟(I)得到的活性氧化物粉體混合，加入偶氮二異丁腈O. 8重量份作為引發(fā)劑，加熱到60°C，進(jìn)行聚合反應(yīng)10h，開始成為溶膠，進(jìn)而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠，于IOCTC干燥后，在250°C進(jìn)行預(yù)熱處理，時間為2小時，獲得蓬松體產(chǎn)物，將其研磨，混勻；再將該產(chǎn)物在600°C進(jìn)行熱處理，時間為2小時，制得新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料，其特征在于，該材料包括以下組分及重量份含量組分重量份 珍珠粉10-70份； 硅藻土20-80份； 天然負(fù)離子粉30-50份； 無機(jī)壓電晶體礦石粉 10-20份； 電氣石礦粉10-20份； 納米二氧化鈦2-30份； 納米二氧化鋅3-30份； 海泡石5-20份； 氧化鋇2-7份； 鈦白粉5-30份； 天然生物質(zhì)膠粉5-16份； 木質(zhì)纖維素O. 5-2份； 羥乙基甲基纖維素O. 5-2份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料，其特征在于，所述的材料包括以下優(yōu)選組分及重量份含量組分重量份 珍珠粉40-60份； 硅藻土50-70份； 天然負(fù)離子粉35-40份； 無機(jī)壓電晶體礦石粉 14-16份； 電氣石礦粉14-16份； 納米二氧化鈦10-20份； 納米二氧化鋅10-20份； 海泡石10-15份； 氧化鋇4-6份； 鈦白粉10-20份； 天然生物質(zhì)膠粉10-12份； 木質(zhì)纖維素O. 8-1. 2份； 羥乙基甲基纖維素 O. 8-1. 2份。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料，其特征在于，所述的珍珠粉為1000目珍珠粉，所述的硅藻土為1000目硅藻土，所述的天然負(fù)離子粉為1000目天然負(fù)離子粉，所述的無機(jī)壓電晶體礦石粉為1000目無機(jī)壓電晶體礦石粉、所述的電氣石礦粉為1000目電氣石礦粉。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下工藝步驟 (I)將O. 5-2重量份羥乙基甲基纖維素、O. 5-2重量份木質(zhì)纖維素、5-16重量份天然生物質(zhì)膠粉及2-7重量份氧化鋇通過水解并縮合成含羥基的三度空間高分子結(jié)構(gòu)溶膠，該溶膠蒸發(fā)脫水成凝膠，低溫煅燒成活性氧化物粉體； (2)將10-70份珍珠粉；20-80份硅藻土 ；30-50份天然負(fù)離子粉；10-20份無機(jī)壓電晶體礦石粉，10-20份電氣石礦粉，2-30份納米二氧化鈦，3-30份納米二氧化鋅，5-20份海泡石，5-30份鈦白粉，研磨和焙燒后與步驟(I)得到的活性氧化物粉體進(jìn)行聚合，開始成為溶膠，進(jìn)而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠，經(jīng)過干燥和熱處理，制得新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述的水解并縮合是將O. 5-2重量份羥乙基甲基纖維素、O. 5-2重量份木質(zhì)纖維素、5-16重量份天然生物質(zhì)膠粉及2-7重量份氧化鋇加入10-20重量份的H2SO4溶液中，在65°C的水浴中加熱2-3分鐘；所述的溶膠蒸發(fā)脫水成凝膠的溫度為60°C，所述的低溫煅燒的溫度為600°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料的制備方法，其特征在于，所述的H2SO4溶液的濃度為O. 2-0. 3M。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的焙燒的溫度為400-600°C，所述的聚合以偶氮二異丁腈為引發(fā)劑，加熱到50-80°C，反應(yīng)8-12h ;所述的干燥的溫度為100°C，所述的熱處理為在200 300°C進(jìn)行預(yù)熱處理，時間為I 3小時，獲得蓬松體產(chǎn)物，將其研磨，混勻；再將該產(chǎn)物在4500C _650°C進(jìn)行熱處理，時間為I 3小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料的制備方法，其特征在于，所述的偶氮二異丁腈的加入量為O. 1-1重量份。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型高活性節(jié)能保溫空氣凈化納米材料及其制備方法，該方法包括以下工藝步驟(1)將0.5-2重量份羥乙基甲基纖維素、0.5-2重量份木質(zhì)纖維素、5-16重量份天然生物質(zhì)膠粉及2-7重量份氧化鋇通過水解并縮合成含羥基的三度空間高分子結(jié)構(gòu)溶膠，該溶膠蒸發(fā)脫水成凝膠，低溫煅燒成活性氧化物粉體；(2)將10-70份珍珠粉；20-80份硅藻土；30-50份天然負(fù)離子粉；10-20份無機(jī)壓電晶體礦石粉，10-20份電氣石礦粉，2-30份納米二氧化鈦，3-30份納米二氧化鋅，5-20份海泡石，5-30份鈦白粉，研磨和焙燒后與步驟(1)得到的活性氧化物粉體進(jìn)行聚合，開始成為溶膠，進(jìn)而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠，經(jīng)過干燥和熱處理，制得產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有活性高、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。
文檔編號B01J31/38GK102658209SQ20121014088
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者馬正友 申請人:上海灝清新能源科技有限公司