專利名稱：：一種光催化降解氮氧化物NO<sub>x</sub>用的聚合物水泥砂漿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種光催化降解氮氧化物NOx用的聚合物水泥砂漿。(二)
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，特別是氮化物及硫化物對(duì)大氣的污染，已成為亟待解決的環(huán)保問(wèn)題。納米二氧化鈦是20世紀(jì)80年代末發(fā)展起來(lái)的主要納米材料之一。近年來(lái)，許多研究表明，光催化技術(shù)在環(huán)境污染物治理方面有著良好的應(yīng)用前景。光催化是將光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，促進(jìn)化合物的降解或合成的過(guò)程。Ti02的催化活性較好，而且Ti02的化學(xué)穩(wěn)定性高，耐光腐蝕，并且具有較深的價(jià)帶能級(jí)，可使某些化學(xué)反應(yīng)在被光輻射的1102表面得到實(shí)現(xiàn)和加速，同時(shí)Ti02對(duì)人體無(wú)毒害作用，所以針對(duì)Ti02的光催化的研究最為活躍，也成為光催化材料的主體材料。利用光激發(fā)Ti02，其價(jià)帶上的電子吸收光能被激發(fā)到導(dǎo)帶上，因而在導(dǎo)帶上產(chǎn)生負(fù)電的高活性電子，在價(jià)帶上產(chǎn)生正電的空穴，形成氧化——還原體系，最終產(chǎn)生高度化學(xué)活性的羥基游離基，利用這些游離基可以氧化許多生物都難以轉(zhuǎn)化的物質(zhì)并使之礦物化。催化材料的粒子越小，分散的單體粒子越多，光吸附效率更高，且體系的比表面越大，也有利于吸附外界的有機(jī)物等物質(zhì)。相關(guān)研究表明，納米Ti02比普通Ti02的光催化效率高出10倍以上。納米Ti02的晶型結(jié)構(gòu)、比表面積、表面形貌以及化學(xué)位勢(shì)等都直接影響其光催化活性，所以納米Ti02的制備對(duì)于其使用效果十分重要。本發(fā)明申請(qǐng)人在中國(guó)專利申請(qǐng)200810121845.0公開(kāi)了一種P25摻氮納米二氧化鈦粉體的制備方法，將P25納米二氧化鈦進(jìn)行摻氮處理后，一方面可提高二氧化鈦的光催化效率，另一方面可拓展其光響應(yīng)波長(zhǎng)，從而大幅度提高光催化性能。為了降解由汽車尾氣產(chǎn)生的大氣污染物NOx，本發(fā)明將納米光催化技術(shù)應(yīng)用到常規(guī)工程材料——水泥砂漿中，并對(duì)原有的光催化技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的改性處理，增強(qiáng)其可見(jiàn)光激發(fā)率和光量子產(chǎn)生率，同時(shí)提高其光催化性能及其在堿性條件下的穩(wěn)定性和長(zhǎng)效性，最終形成可以在太陽(yáng)光條件下減輕甚至消除有害污染物的納米光催化水泥砂漿技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種光催化降解NOx用的聚合物水泥砂漿。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種光催化降解NOx用的聚合物水泥砂漿，所述水泥砂漿的原料包括水泥和水，所述聚合物水泥砂漿的原料還包括摻氮P25納米二氧化鈦粉體，其摻入量為水泥重量的0.125.0%，優(yōu)選為水泥重量的2~15%。摻氮P25納米二氧化鈦粉體是作為光催化降解NOx用材料。本發(fā)明所述的水泥主要為通用硅酸鹽水泥和鋁酸鹽水泥等。本發(fā)明所述聚合物水泥砂漿可以加砂或不加砂，當(dāng)原料中加入砂時(shí)，本發(fā)明使用的砂主要為建筑用砂，用于抹面砂漿時(shí)用粒徑小于52.5mm的砂，用于噴涂施工時(shí)宜用粒徑小于0.63mm的砂。本發(fā)明中對(duì)于所述聚合物水泥砂漿的常規(guī)組分水泥、砂和水的用量沒(méi)有特別要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要自行進(jìn)行設(shè)定其配比。當(dāng)加入砂時(shí)，本發(fā)明推薦所述的砂的摻入量為水泥重量的0~700%(不為零)，優(yōu)選為水泥重量的24倍。所述的水泥和水的質(zhì)量配比推薦為1.*0.201.00，更優(yōu)選1:0.4~0.6。進(jìn)一步，為改善砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，所述的聚合物水泥砂漿的原料中還可加入聚合物，本發(fā)明所述的原料聚合物可以是水溶性聚合物、聚合物乳液或聚合物乳膠粉，主要為聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等水溶性聚合物，或丙烯酸酯乳液、乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液、苯丙乳液、丁苯乳液和氯丁膠乳等，或由上述乳液制得的乳膠粉。所述聚合物的摻入量以其固體計(jì)推薦為水泥重量的0.225.0%，優(yōu)選為水泥重量的2.57.5%。本發(fā)明所述的摻氮P25納米二氧化鈦粉體的制備方法見(jiàn)中國(guó)專利申請(qǐng)200810121845.0，本發(fā)明對(duì)該專利申請(qǐng)作全文引用。具體而言，本發(fā)明所述的摻氮P25納米二氧化鈦粉體的制備方法按照如下步驟進(jìn)行(A)在室溫條件下，將氮鹽與P25納米二氧化鈦粉體混合后，球磨0.54小時(shí)，球磨速度每分鐘300900轉(zhuǎn)；所加入氮鹽中含有的氮與P25納米二氧化鈦粉體中所含的鈦的物質(zhì)的量比為1:412;(B)將步驟(A)所得球磨后的粉體在400120(TC條件下煅燒1~8小時(shí)，冷卻后即得摻氮P25納米二氧化鈦粉體。所述步驟(A)中，氮鹽可選擇氯化銨和硫酸銨。所摻入氮鹽中含有的氮與P25納米二氧化鈦粉體中所含的鈦的物質(zhì)的量比優(yōu)選為l:610，更優(yōu)選h8。優(yōu)選球磨時(shí)間為1.53小時(shí)，球磨機(jī)速度每分鐘400800轉(zhuǎn)。更優(yōu)選球磨時(shí)間為2小時(shí)，球磨速度每分鐘500600轉(zhuǎn)。更優(yōu)選所述步驟(B)為步驟(A)所得球磨后的粉體優(yōu)選在500100(TC煅燒36小時(shí)，更優(yōu)選在60(TC煅燒5小時(shí)。除了上述原料，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)其他性能需要或是使用場(chǎng)合的需要，自行決定是否摻入其他配體，比如減水劑、早強(qiáng)劑等水泥混凝土外加劑。減水劑是用于水泥混凝土拌制的一種添加材料，既可以減少混凝土拌制時(shí)的用水量，提高混凝土的強(qiáng)度，又可以使混凝土保持較好的流動(dòng)性，本發(fā)明可選用混凝土用普通減水劑和高效減水劑等。減水劑的用量以其固體計(jì)量計(jì)推薦為水泥重量的0.21.0%，優(yōu)選為0.30.6%。推薦方案為所述的水泥砂漿的原料重量組成為所述的水泥砂漿的原料重量組成為水泥1份、水0.20~1.00份、聚合物0.002-0.25份、粒徑小于2.5mm的建筑用砂07.0份，摻氮P25納米二氧化鈦粉體0.001-0.25份，減水劑0.002~0.01份。另一推薦方案為所述的水泥砂漿的原料重量組成為水泥1份、水0.201.00份、聚合物0.002~0.25份、粒徑小于2.5mm的建筑用砂0~7.0份，■P25摻氮納米二氧化鈦粉體0.001~0.25份。優(yōu)選方案為所述的水泥砂漿的原料重量組成按如下配比組成水泥1份、水0.40.6份、聚合物0.025-0.075份、粒徑小于2.5mm7的建筑用砂2.0~4.0份，P25摻氮納米二氧化鈦粉體0.020.15份，減水劑0.003-0.006。另一優(yōu)選方案為所述的水泥砂漿的原料重量組成按如下配比組成水泥1份、水0.40.6份、聚合物0.025~0.075份、粒徑小于2.5mm的建筑用砂2.04.0份，P25摻氮納米二氧化鈦粉體0.020.15份。本發(fā)明水泥砂漿的制備可采用常規(guī)工藝。本發(fā)明所述的光催化降解NOx用的聚合物水泥砂漿，可以作為建筑物的立面和地坪抹面砂漿的面層使用；也可以限制粗砂的加入，而加入粒徑小于0.63mm的砂或不加砂，以適應(yīng)于噴涂施工作業(yè)。同現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是所采用P25摻氮納米二氧化鈦粉體具有較高的光催化降解NOx效率，而聚合物可改善砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，可廣泛應(yīng)用于降解汽車尾氣中NOx的場(chǎng)合。圖1是光催化降解N(X的測(cè)試裝置圖，圖中標(biāo)號(hào)如下l輸入氣體，2氣體流量控制器，3光催化反應(yīng)器，4模擬太陽(yáng)光光源，5試樣，6輸出氣體。(四)具體實(shí)施例下面以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此實(shí)施例l:摻氮P25納米二氧化鈦粉體的制備(1)取100g的P25納米二氧化鈦粉體，并按氮與鈦的物質(zhì)的量比為l:8取10.34g硫酸銨，混合后裝入球磨機(jī)內(nèi)球磨2小時(shí)，并將球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)置在每分鐘500600轉(zhuǎn)；(2)將球磨后的粉體放置于馬弗爐內(nèi)，升溫到600°C，保溫5小時(shí)，冷卻后即得摻氮P25納米二氧化鈦粉體。實(shí)施例2:一種光催化降解NOx用的聚合物水泥砂漿的組成材料為1:3抹面砂漿，具體原料配合比見(jiàn)下表l所示，以按實(shí)施例l方法制得的摻氮P25納米二氧化鈦粉體為原料。表l抹面砂漿配合比(質(zhì)量比)市售42.5級(jí)普通水泥自來(lái)水建筑用砂(粒徑小于2.5mnO摻氮P25納米二氧化鈦粉體聚合物(按固體計(jì)量)(市售乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳膠粉)減水劑(按固體計(jì)量)(市售減水率約為20%的萘系減水劑)500275150050252.5實(shí)施例3:一種光催化降解NOx用的聚合物水泥砂漿的組成材料，適用于噴涂施工用聚合物水泥漿，具體配合比見(jiàn)下表2所示，以按實(shí)施例l方法制得的摻氮P25納米二氧化鈦粉體為原料。表2噴涂施工用聚合物水泥砂漿配合比(質(zhì)量比)市售自來(lái)水建筑用砂(粒徑小摻氮P25納米聚合物(按固體計(jì)量)減水劑(按固體計(jì)42.5于0.63mm)二氧化鈦粉體(市售乙烯-乙酸乙烯量)(市售減水率級(jí)普酯共聚乳膠粉)約為20%的萘系減通水水劑)泥50020075050252.59實(shí)施例4一種光催化降解NOx用的聚合物水泥砂漿的組成材料，適用于噴涂施工用聚合物水泥漿，具體原料配合比見(jiàn)下表3所示，以按實(shí)施例1方法制得的摻氮P25納米二氧化鈦粉體為原料。3噴涂施工用聚合物水泥漿配合比(質(zhì)量比)市售自來(lái)水建筑用砂(粒徑小摻氮P25納米聚合物(按固體計(jì)量)減水劑(按固體計(jì)42.5于0.63mm)二氧化鈦粉體(市售乙烯-乙酸乙烯量)(市售減水率級(jí)普酯共聚乳膠粉)約為20%的萘系減通水水劑)泥50015005037.52.5實(shí)施例5一種光催化降解NOx用的聚合物水泥砂槳的組成材料，適用于噴涂施工用聚合物水泥漿，具體原料配合比見(jiàn)下表4所示，以按實(shí)施例1方法制得的摻氮P25納米二氧化鈦粉體為原料。表4噴涂施工用聚合物水泥漿配合比(質(zhì)量比)市售自來(lái)水建筑用砂(粒徑小摻氮P25納米聚合物(按固體計(jì)量)減水劑(按固體計(jì)42,5于0.63mm)二氧化鈦粉體(市售乙烯-乙酸乙烯量)(市售減水率級(jí)普酯共聚乳膠粉)約為20%的萘系減通水水劑)泥50014000.50252.5實(shí)施例6一種光催化降解NOx用的聚合物水泥砂漿的組成材料，適用于噴涂施工用聚合物水泥漿，具體原料配合比見(jiàn)下表5所示，以按實(shí)施例1方法制得的摻氮P25納米二氧化鈦粉體為原料。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>泥5002507505012.5實(shí)施例9一種光催化降解NOx用的聚合物水泥砂漿的組成材料，適用于噴涂施工用聚合物水泥漿，具體原料配合比見(jiàn)下表8所示，以按實(shí)施例1方法制得的摻氮P25納米二氧化鈦粉體為原料。表8噴涂施工用聚合物水泥漿配合比(質(zhì)i匱比)市售自來(lái)水建筑用砂(粒徑小P25摻氮納米聚合物(按固體計(jì)量)42.5于0.63mm)二氧化鈦粉體(市售乙烯-乙酸乙烯級(jí)普酯共聚乳膠粉)通水泥50018505037.5實(shí)施例10一種光催化降解NOx用的聚合物水泥砂漿的組成材料，適用于噴涂施工用聚合物水泥漿，具體原料配合比見(jiàn)下表9所示，以按照實(shí)施例1方法制得的摻氮P25納米二氧化鈦粉體為原料。表9噴涂施工用聚合物水泥漿配合比(質(zhì)量比)市售自來(lái)水建筑用砂(粒徑小P25摻氮納米聚合物(按固體計(jì)量)減水劑(按固體計(jì)42.5于0.63隱)二氧化鈦粉體(市售乙烯-乙酸乙烯量)(市售減水率級(jí)普酯共聚乳膠粉)約為20%的萘系減通水水劑)泥500140010252.5實(shí)施例11一種光催化降解NOx用的聚合物水泥砂漿的組成材料，適用于噴涂施工用聚合物水泥漿，具體原料配合比見(jiàn)下表io所示，以按照實(shí)施例1方法制得的摻氮P25納米二氧化鈦粉體為原料。表10噴涂施工用聚合物水泥漿配合比(質(zhì)i市售自來(lái)水建筑用砂(粒徑小P25摻氮納米聚合物(按固體計(jì)量)減水劑(按固體計(jì)42.5于0,63mm)二氧化鈦粉體(市售乙烯-乙酸乙烯量)(市售減水率級(jí)普酯共聚乳膠粉)約為20%的萘系減通水水劑)泥500165075252.5實(shí)施例12:一種光催化降解NOx用的聚合物水泥砂漿的組成材料為1:3抹面砂漿，具體原料配合比見(jiàn)下表11所示，以按照實(shí)施例1方法制得的摻氮P25納米二氧化鈦粉體為原料。表ll抹面砂漿配合比(質(zhì)量比)市售42.5級(jí)普通水泥自來(lái)水建筑用砂(粒徑小于2.5mnOP25摻氮納米二氧化鈦粉體聚合物(按固體計(jì)量)(市售乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳膠粉)減水劑(按固體計(jì)量)(市售減水率約為20%的萘系減水劑)50027015005002.5實(shí)施例13:光催化降解NOx的測(cè)試方法光催化降解NOx的測(cè)試儀器配置見(jiàn)圖1所示。輸入氣體采用干空氣和N02標(biāo)準(zhǔn)氣體的混合氣體。光催化反應(yīng)器用玻璃管(4>170X500mm)用于測(cè)定摻納米Ti02粉體水泥砂漿制品的光催化效率)制成的光催化反應(yīng)器。在玻璃管的中部用玻璃板玻璃管分成上下二部分，上部盛放試樣，并通入混合氣體；下部被密封，不通入混合氣體。氣體流量控制器采用美國(guó)Fathom公司的氣體流量控制器，精度為1%。光源采用Philips公司生產(chǎn)的模擬太陽(yáng)光光源，型號(hào)為D65和D50。當(dāng)型號(hào)為D65和D50模擬太陽(yáng)光光源同時(shí)開(kāi)啟時(shí)，測(cè)得的光強(qiáng)度見(jiàn)表12所示。表12模擬太陽(yáng)光的紫外線光強(qiáng)度<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>水泥砂槳實(shí)施例50週800.6水泥砂漿實(shí)施例60.258068水泥砂漿實(shí)施例70.108062水泥砂漿實(shí)施例80.108062水泥砂漿實(shí)施例90.108063水泥砂漿實(shí)施例100.028025水泥砂漿實(shí)施例110.158066水泥砂漿實(shí)施例120.108064當(dāng)P25摻氮納米二氧化鈦粉體摻量為水泥用量的0.1%時(shí)，測(cè)得該砂漿的可見(jiàn)光催化率僅為0.6%，太低，不實(shí)用；而P25摻氮納米二氧化鈦粉體摻量為水泥用量的25%時(shí)，測(cè)得該砂漿的可見(jiàn)光催化率為68%，光催化率增加不明顯，但成本大大增加，也不實(shí)用。權(quán)利要求1、一種光催化降解氮氧化物NOX用的聚合物水泥砂漿，所述水泥砂漿的原料包括水泥和水，其特征在于所述聚合物水泥砂漿的原料還包括摻氮P25納米二氧化鈦粉體，其摻入量為水泥重量的0.1～25.0％。2、如權(quán)利要求1所述的光催化降解氮氧化物NOx用的聚合物水泥砂漿，其特征在于所述的摻氮P25納米二氧化鈦粉體的摻入量為水泥重量的215%。3、如權(quán)利要求1所述的光催化降解氮氧化物NOx用的聚合物水泥砂漿，其特征在于所述的聚合物水泥砂漿的原料還包括聚合物，所述的聚合物為水溶性聚合物、聚合物乳液或聚合物乳膠粉，其摻入量以其固含量計(jì)為水泥重量的0.225.0%。4、如權(quán)利要求3所述的光催化降解氮氧化物NOx用的聚合物水泥砂漿，其特征在于所述的聚合物選自下列一種或兩種以上的混合聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸酯乳液、乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液、苯丙乳液、丁苯乳液、氯丁膠乳，或者所述的聚合物選自下列一種或兩種以上的乳液制得的乳膠粉丙烯酸酯乳液、乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液、苯丙乳液、丁苯乳液、氯丁膠乳。5、如權(quán)利要求14之一所述的光催化降解氮氧化物NOx用的聚合物水泥砂漿，其特征在于所述的聚合物水泥砂漿的原料還包括粒徑小于2.5mm的建筑用砂，其摻入量為水泥重量的0700%。6、如權(quán)利要求14之一所述的光催化降解氮氧化物NOx用的聚合物水泥砂槳，其特征在于所述的水泥和水的質(zhì)量配比為1:0.20~1.00。7、如權(quán)利要求14之一所述的光催化降解氮氧化物NOx用的聚合物水泥砂槳，其特征在于所述的聚合物水泥砂漿的原料還包括減水劑，所述的減水劑的用量為水泥重量的0.21.0%。8、如權(quán)利要求3所述的光催化降解氮氧化物NOx用的聚合物水泥砂漿，其特征在于所述的水泥砂漿的原料重量組成為水泥1份、水0.201.00份、聚合物0.0020.25份、粒徑小于2.5mm的建筑用砂07.0份，摻氮P25納米二氧化鈦粉體0.0010.25份。9、如權(quán)利要求3所述的光催化降解氮氧化物NOx用的聚合物水泥砂漿，其特征在于所述的水泥砂漿的原料重量組成為水泥1份、水0.201.00份、聚合物0.002~0.25份、粒徑小于2.5mm的建筑用砂0~7.0份，摻氮P25納米二氧化鈦粉體0.0010.25份，減水劑0.0020.01份。10、如權(quán)利要求1所述的光催化降解氮氧化物NOx用的聚合物水泥砂漿，其特征在于所述的摻氮P25納米二氧化鈦粉體的制備方法按照如下步驟進(jìn)行(A)在室溫條件下，將氮鹽與P25納米二氧化鈦粉體混合后，球磨0.54小時(shí)，球磨速度每分鐘300900轉(zhuǎn)；所加入氮鹽中含有的氮與P25納米二氧化鈦粉體中所含的鈦的物質(zhì)的量比為1:412;(B)將步驟(A)所得球磨后的粉體在400120(TC條件下煅燒1~8小時(shí)，冷卻后即得摻氮P25納米二氧化鈦粉體。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種光催化降解氮氧化物NO<sub>x</sub>用的聚合物水泥砂漿，所述水泥砂漿的原料包括水泥和水，還包括P25摻氮納米二氧化鈦粉體，其摻入量為水泥重量的0.1～25.0％。同現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是所采用P25摻氮納米二氧化鈦粉體具有較高的光催化降解NO<sub>x</sub>效率，可廣泛應(yīng)用于降解汽車尾氣中NO<sub>x</sub>的場(chǎng)合。文檔編號(hào)C04B28/00GK101486544SQ200810163778公開(kāi)日2009年7月22日申請(qǐng)日期2008年12月31日優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日發(fā)明者余亞超,青葉,李國(guó)華,楊楊,陳連祿申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué);寶業(yè)集團(tuán)浙江建設(shè)產(chǎn)業(yè)研究院有限公司