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一种纳米光催化陶瓷材料

阅读：605发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种纳米光催化陶瓷材料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种纳米光催化陶瓷材料，由下列重量配比的原料制备制成：SiO26-10份、Al2O32-8份、CaO1-5份、MgO1-3份、TiO23-6份、K2O1-3份、Na2O2-4份、硅藻土40-60份、纳米贝壳粉15-20份、复合光催化剂6-12份、表面活性剂 2-4份、分散剂1-3份、去离子水适量。直接在陶瓷实现了光催化剂的固定化，提高了光催化性能；且直接在纳米陶瓷上加入TiO2，制备方法简单；复合材料中含有的多孔无机陶瓷膜的富集吸附作用与碳纳米管独特的电荷传输性能，提供一种催化效率高、耐腐蚀、耐清洗、机械强度大、结构稳定不变形和使用寿命长。，下面是一种纳米光催化陶瓷材料专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种纳米光催化陶瓷材料，其特征在于，由下列重量配比的原料制备制成：SiO26-10份、Al2O32-8份、CaO1-5份、MgO1-3份、TiO23-6份、K2O1-3份、Na2O2-4份、硅藻土40-60份、纳米贝壳粉15-20份、复合光催化剂6-12份、表面活性剂2-4份、分散剂1-3份、去离子水适量。
2.根据权利要求1所述的一种纳米光催化陶瓷材料，其特征在于，所述复合光催化剂为Zr-BiVO4光催化剂，Zr-BiVO4光催化剂的制备方法为：
(1)将硝酸铋溶解在55-60％浓硝酸中，边搅拌边加水稀释至5-7mol/L，搅拌均匀后得到硝酸铋酸溶液；
(2)将偏钒酸钾溶解在5-7mol/L氢氧化钾溶液中，搅拌均匀后得到偏钒酸钾溶液；
(3)边搅拌硝酸铋酸溶液将偏钒酸钾溶液滴入其中，滴加完毕后，搅拌15-20min；
(4)将硝酸锆加入到步骤(3)的混合溶液中，搅拌溶解完全，加入稀硝酸或者稀氢氧化钾溶液调节溶液pH为中性，继续搅拌20-30min；
(5)将步骤(4)的混合溶液转移到有聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热釜中密封反应，反应结束后，取出反应釜，冷却至室温，除去上层清液，离心，洗涤、干燥后得到了Zr-BiVO4光催化剂粉末，Zr-BiVO4光催化剂粉末的粒径为10-100nm。
3.根据权利要求1所述的一种纳米光催化陶瓷材料，其特征在于，所述纳米光催化陶瓷材料制备方法包括以下步骤：
(1)SiO2、Al2O3、CaO、MgO、TiO2、K2O、Na2O加入球磨机，再加入适量水搅拌，得糊状物；
(2)将硅藻土加入到球磨机中研磨粉碎，采用10％的硝酸浸泡2-5h，过滤，洗涤至中性，烘干，接着放入马弗炉进行梯度煅烧，煅烧结束后，自然冷却至室温，研磨过筛即得到了活化的硅藻土，活化硅藻土的粒径为7-80nm；
(3)贝壳粉的制备：将贝壳用清水洗净，干燥后放入球磨机粉碎至0.1-0.6mm的贝壳粗微粉；将贝壳粗微粉采用10％的硝酸浸泡2-5h，过滤，洗涤至中性，烘干，接着放入马弗炉进行梯度煅烧，煅烧结束后，自然冷却至室温；将煅烧后的贝壳粉进行研磨粉碎，即得到了活化的纳米贝壳粉，活化的纳米贝壳粉的粒径为8-75nm；
(3)纳米陶瓷材料的制备：将复合光催化剂和去离子水加入到球磨机中混合均匀，加入步骤(1)制备的糊状物、步骤(2)制备的的活化硅藻土和步骤(3)制备的纳米贝壳粉，机械混合2-4h，使得复合光催化剂充分吸附到硅藻土的层格间，加入表面活性剂和分散剂，充分混合均匀，蒸发除去水，放入马弗炉中在400-550℃下进行煅烧3-5h，研磨后即得到了复合光催化剂固定负载的多孔基纳米陶瓷材料，多孔基纳米陶瓷材料的粒径为11-120nm。

说明书全文

一种纳米光催化陶瓷材料

技术领域

[0001] 本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种纳米光催化陶瓷材料。

背景技术

[0002] 光催化氧化技术是近20年才出现的水处理新技术。光催化氧化法在环境保护上的应用已引起世界各国高度重视,我国在这方面也加强了投资力度。近几年来，光催化氧化法处理COD以成本低、无二次污染的突出优点，已得到人们的普遍认可。光催化氧化还原机理主要是催化剂受光照射，吸收光能，发生电子跃迁，生成“电子-空穴”对，对吸附于表面的污染物，直接进行氧化还原，或氧化表面吸附的羟基，生成强氧化性的羟基自由基将污染物氧化。

[0003] 在污水处理过程中，由于污水中存在大量的颗粒状和絮状污泥，在光催化氧化过程中污泥易结块或沉淀于灯管上，从而导致光线遮挡，降低了光催化效果，不利于污水处理效率。

[0004] 现有常用的光催化剂为TiO2，TiO2光催化剂存在自身的局限性，带隙能较大，为3.2eV，只有当波长小于387.5nm的紫外光照射到其表面时，其电子才能被激发，而太阳光中紫外部分低于5％，且对室内可见光利用率更低。另外，经过激发TiO2产生的光生电子和空穴很容易发生复合，导致激发的氧化活性较高的羟基自由基减少。

发明内容

[0005] 针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种纳米光催化陶瓷材料，复合材料中含有的多孔无机陶瓷膜的富集吸附作用与碳纳米管独特的电荷传输性能，提供一种催化效率高、耐腐蚀、耐清洗、机械强度大、结构稳定不变形和使用寿命长。

[0006] 为了达到上述发明目的，本发明采用的具体方案为：

[0007] 一种纳米光催化陶瓷材料，由下列重量配比的原料制备制成：SiO26-10份、Al2O32-8份、CaO1-5份、MgO1-3份、TiO23-6份、K2O1-3份、Na2O2-4份、硅藻土40-60份、纳米贝壳粉15-
20份、复合光催化剂6-12份、表面活性剂2-4份、分散剂1-3份、去离子水适量。

[0008] 进一步，所述复合光催化剂为Zr-BiVO4光催化剂，Zr-BiVO4光催化剂的制备方法为：

[0009] (1)将硝酸铋溶解在55-60％浓硝酸中，边搅拌边加水稀释至5-7mol/L，搅拌均匀后得到硝酸铋酸溶液；

[0010] (2)将偏钒酸钾溶解在5-7mol/L氢氧化钾溶液中，搅拌均匀后得到偏钒酸钾溶液；

[0011] (3)边搅拌硝酸铋酸溶液将偏钒酸钾溶液滴入其中，滴加完毕后，搅拌15-20min；

[0012] (4)将硝酸锆加入到步骤(3)的混合溶液中，搅拌溶解完全，加入稀硝酸或者稀氢氧化钾溶液调节溶液pH为中性，继续搅拌20-30min；

[0013] (5)将步骤(4)的混合溶液转移到有聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热釜中密封反应，反应结束后，取出反应釜，冷却至室温，除去上层清液，离心，洗涤、干燥后得到了Zr-BiVO4光催化剂粉末，Zr-BiVO4光催化剂粉末的粒径为10-100nm。

[0014] 进一步，所述纳米光催化陶瓷材料制备方法包括以下步骤：

[0015] (1)SiO2、Al2O3、CaO、MgO、TiO2、K2O、Na2O加入球磨机，再加入适量水搅拌，得糊状物；

[0016] (2)将硅藻土加入到球磨机中研磨粉碎，采用10％的硝酸浸泡2-5h，过滤，洗涤至中性，烘干，接着放入马弗炉进行梯度煅烧，煅烧结束后，自然冷却至室温，研磨过筛即得到了活化的硅藻土，活化硅藻土的粒径为7-80nm；

[0017] (3)贝壳粉的制备：将贝壳用清水洗净，干燥后放入球磨机粉碎至0.1-0.6mm的贝壳粗微粉；将贝壳粗微粉采用10％的硝酸浸泡2-5h，过滤，洗涤至中性，烘干，接着放入马弗炉进行梯度煅烧，煅烧结束后，自然冷却至室温；将煅烧后的贝壳粉进行研磨粉碎，即得到了活化的纳米贝壳粉，活化的纳米贝壳粉的粒径为8-75nm；

[0018] (3)纳米陶瓷材料的制备：将复合光催化剂和去离子水加入到球磨机中混合均匀，加入步骤(1)制备的糊状物、步骤(2)制备的的活化硅藻土和步骤(3)制备的纳米贝壳粉，机械混合2-4h，使得复合光催化剂充分吸附到硅藻土的层格间，加入表面活性剂和分散剂，充分混合均匀，蒸发除去水，放入马弗炉中在400-550℃下进行煅烧3-5h，研磨后即得到了复合光催化剂固定负载的多孔基纳米陶瓷材料，多孔基纳米陶瓷材料的粒径为11-120nm。

[0019] 本发明的有益效果为：

[0020] 直接在陶瓷实现了光催化剂的固定化，提高了光催化性能；且直接在纳米陶瓷上加入TiO2，制备方法简单；复合材料中含有的多孔无机陶瓷膜的富集吸附作用与碳纳米管独特的电荷传输性能，提供一种催化效率高、耐腐蚀、耐清洗、机械强度大、结构稳定不变形和使用寿命长。

具体实施方式

[0021] 以下通过具体实施例进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于以下实施例。在本发明的范围内或者在不脱离本发明的内容、精神和范围内，对本发明进行的变更、组合或替换，对于本领域的技术人员来说是显而易见的，且包含在本发明的范围之内。

[0022] 一种纳米光催化陶瓷材料，由下列重量配比的原料制备制成：SiO26-10份、Al2O32-8份、CaO1-5份、MgO1-3份、TiO23-6份、K2O1-3份、Na2O2-4份、硅藻土40-60份、纳米贝壳粉15-
20份、复合光催化剂6-12份、表面活性剂2-4份、分散剂1-3份、去离子水适量。

[0023] 所述复合光催化剂为Zr-BiVO4光催化剂，Zr-BiVO4光催化剂的制备方法为：

[0024] (1)将硝酸铋溶解在55-60％浓硝酸中，边搅拌边加水稀释至5-7mol/L，搅拌均匀后得到硝酸铋酸溶液；

[0025] (2)将偏钒酸钾溶解在5-7mol/L氢氧化钾溶液中，搅拌均匀后得到偏钒酸钾溶液；

[0026] (3)边搅拌硝酸铋酸溶液将偏钒酸钾溶液滴入其中，滴加完毕后，搅拌15-20min；

[0027] (4)将硝酸锆加入到步骤(3)的混合溶液中，搅拌溶解完全，加入稀硝酸或者稀氢氧化钾溶液调节溶液pH为中性，继续搅拌20-30min；

[0028] (5)将步骤(4)的混合溶液转移到有聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热釜中密封反应，反应结束后，取出反应釜，冷却至室温，除去上层清液，离心，洗涤、干燥后得到了Zr-BiVO4光催化剂粉末，Zr-BiVO4光催化剂粉末的粒径为10-100nm。

[0029] 所述纳米光催化陶瓷材料制备方法包括以下步骤：

[0030] (1)SiO2、Al2O3、CaO、MgO、TiO2、K2O、Na2O加入球磨机，再加入适量水搅拌，得糊状物；

[0031] (2)将硅藻土加入到球磨机中研磨粉碎，采用10％的硝酸浸泡2-5h，过滤，洗涤至中性，烘干，接着放入马弗炉进行梯度煅烧，煅烧结束后，自然冷却至室温，研磨过筛即得到了活化的硅藻土，活化硅藻土的粒径为7-80nm；

[0032] (3)贝壳粉的制备：将贝壳用清水洗净，干燥后放入球磨机粉碎至0.1-0.6mm的贝壳粗微粉；将贝壳粗微粉采用10％的硝酸浸泡2-5h，过滤，洗涤至中性，烘干，接着放入马弗炉进行梯度煅烧，煅烧结束后，自然冷却至室温；将煅烧后的贝壳粉进行研磨粉碎，即得到了活化的纳米贝壳粉，活化的纳米贝壳粉的粒径为8-75nm；

[0033] (3)纳米陶瓷材料的制备：将复合光催化剂和去离子水加入到球磨机中混合均匀，加入步骤(1)制备的糊状物、步骤(2)制备的的活化硅藻土和步骤(3)制备的纳米贝壳粉，机械混合2-4h，使得复合光催化剂充分吸附到硅藻土的层格间，加入表面活性剂和分散剂，充分混合均匀，蒸发除去水，放入马弗炉中在400-550℃下进行煅烧3-5h，研磨后即得到了复合光催化剂固定负载的多孔基纳米陶瓷材料，多孔基纳米陶瓷材料的粒径为11-120nm。

[0034] 以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

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