專利名稱：具有遠(yuǎn)紅外及光催化功能的陶瓷顆粒及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于特種功能陶瓷材料范疇，涉及一種可用于自來(lái)水礦化活化處理、生物 保健、衣物餐具清潔和空氣凈化等領(lǐng)域的具有遠(yuǎn)紅外及光催化功能的陶瓷顆粒及制作方 法。
背景技術(shù)：
光線可分為可見(jiàn)光及不可見(jiàn)光?？梢?jiàn)光經(jīng)三棱鏡后會(huì)折射出紫、藍(lán)、青、綠、黃、橙、 紅顏色的光線(光譜)。紅光外側(cè)的光線，在光譜中波長(zhǎng)自0.76 400微米的一段被稱為 紅外光，又稱紅外線。紅外線屬于電磁波的范疇，是一種具有強(qiáng)熱作用的放射線。紅外線的 波長(zhǎng)范圍很寬，人們將不同波長(zhǎng)范圍的紅外線分為近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外區(qū)域，稱為近紅 外線、中紅外線及遠(yuǎn)紅外線。現(xiàn)代物理學(xué)稱之為熱射線。由能量守恒定律得知，宇宙的能 量不能發(fā)生，也不會(huì)消失，只可以改變能量的方式。熱能便是宇宙能量的一種，可以用放射 (輻射)、傳導(dǎo)和對(duì)流的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在放射的過(guò)程中，便有一部份熱能形成紅外線。目 前，具有遠(yuǎn)紅外功能的各種制品，已經(jīng)大量應(yīng)用在人們生活的各個(gè)方面，從最開(kāi)始的衣物保 暖功能，發(fā)展應(yīng)用到水處理和身體保健領(lǐng)域，而現(xiàn)在其獨(dú)有的洗滌去污功能已經(jīng)用來(lái)清洗 衣物和餐具。光催化即光觸媒是光+觸媒(催化劑)的合成詞。光觸媒是一種在光的照射下， 自身不起變化，卻可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，光觸媒是利用自然界存在的光能轉(zhuǎn)換成為化 學(xué)反應(yīng)所需的能量，來(lái)產(chǎn)生催化作用，使周圍之氧氣及水分子激發(fā)成極具氧化力的自由負(fù) 離子。幾乎可分解所有對(duì)人體和環(huán)境有害的有機(jī)物質(zhì)及部分無(wú)機(jī)物質(zhì)，不僅能加速反應(yīng)，亦 能運(yùn)用自然界的定律，不造成資源浪費(fèi)與附加污染形成。目前光催化材料已經(jīng)大量的應(yīng)用 在各種清潔場(chǎng)所。對(duì)于具有遠(yuǎn)紅外輻射、光催化功能的材料和應(yīng)用已經(jīng)有了大量的研究，其制品也 已經(jīng)被廣泛使用。但是對(duì)于將遠(yuǎn)紅外和光催化兩種功能結(jié)合使用的研究和制品，目前還未 見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有空氣凈化、自來(lái)水礦化活化以及生物保健和衣物餐 具清潔產(chǎn)品功能單一、綜合性能不高的技術(shù)問(wèn)題，提供一種可用于自來(lái)水礦化活化處理、生 物保健、衣物餐具清潔和空氣凈化等領(lǐng)域中綜合性能較高的具有遠(yuǎn)紅外及光催化功能的陶 瓷顆粒及其制作方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的具有遠(yuǎn)紅外及光催化功能的陶瓷顆粒，其由下列 重量百分含量的原料配置而成遠(yuǎn)紅外粉-15 65%、光觸媒-5 59%、稀土氧化物-3 15%、粘結(jié)劑-5 35%。本發(fā)明提出的所述陶瓷顆粒的制作方法，包括如下步驟將所述陶瓷顆粒原料按照組分配比及細(xì)度要求嚴(yán)格稱量，放入密閉攪拌機(jī)內(nèi)攪拌均勻；用500 1000Kg/cm2壓力壓制成型，晾干；用850 1500°C高溫爐燒制而成。由于本發(fā)明陶瓷顆粒輻射的遠(yuǎn)紅外線能使水分子活化，變成獨(dú)立水分子(即兩個(gè) 氫分子和一個(gè)氧分子結(jié)合)，提高身體的含氧量，增強(qiáng)分子間的結(jié)合力，從而活化蛋白質(zhì)等 生物大分子，使人體細(xì)胞和水分子處于最高振動(dòng)能級(jí)并產(chǎn)生共振效應(yīng)。因此陶瓷顆?？梢?應(yīng)用在自來(lái)水礦化活化處理、生物保健和衣物餐具清潔領(lǐng)域，并且具有優(yōu)異促進(jìn)人體微循 環(huán)、降低水的表面張力、活化水分子、礦化水和洗滌去污的效果。由于本發(fā)明陶瓷顆粒的光催化功能，在水中和空氣中產(chǎn)生出氧化能力極強(qiáng)氫氧自 由基(·0Η)及超氧陰離子自由基((V)，具有很強(qiáng)的光氧化還原功能，可氧化分解各種有機(jī) 化合物和部分無(wú)機(jī)物，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜和固化病毒的蛋白質(zhì)，可殺滅細(xì)菌和分解有機(jī) 污染物和油污，把有機(jī)污染物分解成無(wú)污染的水(H2O)和二氧化碳(C02)，因而具有極強(qiáng)的 殺菌、除臭、防霉、防污自潔、凈化空氣功能。因此可以應(yīng)用在自來(lái)水礦化活化處理、衣物餐 具清潔和空氣凈化等領(lǐng)域，具有良好的殺菌、除臭、防霉、防污自潔、凈化空氣效果。與現(xiàn)有凈化清潔等同類產(chǎn)品相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1、本發(fā)明的功能陶瓷顆粒是采用納米和亞微米材料經(jīng)過(guò)高壓高溫制作工藝制作 而成，陶瓷顆粒內(nèi)部粘結(jié)更緊密，耐壓力好，功能持久性長(zhǎng)，使用壽命長(zhǎng)。2、本發(fā)明的功能陶瓷顆粒的遠(yuǎn)紅外材料采用的是納米級(jí)原料，其分散性好，遠(yuǎn)紅 外輻射率高。3、本發(fā)明的功能陶瓷顆粒的光催化材料是納米級(jí)光觸媒和稀土氧化物配置而成， 其催化反應(yīng)活性高，光催化效果好，4、本發(fā)明的功能陶瓷顆粒首次將遠(yuǎn)紅外輻射功能和光催化功能相結(jié)合，并具有優(yōu) 異的遠(yuǎn)紅外輻射和光催化效果。5、本發(fā)明的功能陶瓷顆?？梢詮V泛的應(yīng)用在自來(lái)水礦化活化處理、生物保健、衣 物餐具清潔和空氣凈化等領(lǐng)域，具有使用效果好，不污染環(huán)境，安全無(wú)毒環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的具有遠(yuǎn)紅外及光催化功能的陶瓷顆粒，其由下列重量百分含量的原 料配置而成遠(yuǎn)紅外粉-15 65%、光觸媒-5 59%、稀土氧化物-3 15%、粘結(jié)劑-5 35%。其中，所述的遠(yuǎn)紅外粉由電氣石、氧化鋅、氧化鋯、三氧化二鋁和三氧化二鉻制作 而成，其細(xì)度為50nm 500nm。遠(yuǎn)紅外粉遠(yuǎn)紅外輻射機(jī)理電氣石是各種電氣石礦族礦物的總稱，是一種組成成 分復(fù)雜的環(huán)狀硅酸鹽礦物。電氣石是兼有壓電效應(yīng)和熱電效應(yīng)的晶體，其晶體結(jié)構(gòu)屬三方 晶系，C3v5-R3m空間群，異極性礦物，三重對(duì)稱軸為c軸，垂直于c軸無(wú)對(duì)稱軸和對(duì)稱面，也無(wú) 對(duì)稱中心。因此電氣石即使在常溫下，一旦發(fā)生壓力或溫度的微小變化，其內(nèi)部就可劇烈振 動(dòng)，從而產(chǎn)生波長(zhǎng)4 16微米，輻射率在0.90以上的遠(yuǎn)紅外線。同時(shí)組分中的遠(yuǎn)紅外粉可 以吸收周圍環(huán)境熱量并將其轉(zhuǎn)化，以光線的形式輻射能量，并在波長(zhǎng)4 16微米范圍內(nèi)，輻 射出輻射率在0. 95以上的遠(yuǎn)紅外線。
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本發(fā)明的光觸媒由銳鈦型二氧化鈦和金紅石型二氧化鈦制作而成，其細(xì)度為 50nm 500nmo光催化機(jī)理由于銳鈦型二氧化鈦是不穩(wěn)定的，具有一定的活性，其特點(diǎn)是其電子 結(jié)構(gòu)為一個(gè)滿的價(jià)帶和一個(gè)空的導(dǎo)帶。當(dāng)光子能量達(dá)到或超過(guò)其帶隙能級(jí)時(shí)，電子就可從 價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶產(chǎn)生相應(yīng)的空穴，即生成電子_空穴對(duì)。因此在光照或其他能 量的作用下，二氧化鈦就會(huì)在表面形成電穴和游離電子，結(jié)合空氣中的水和氧氣，發(fā)生氧化 還原反應(yīng)，表面形成強(qiáng)氧化性的氫氧自由基(· 0H)及超氧陰離子自由基(Of)。本發(fā)明的稀土氧化物由二氧化鈰、七氧化四鋱和三氧化二釔制作而成，其細(xì)度為 IOOnm lOOOnm。粘結(jié)劑由高嶺土和粘土制作而成，其細(xì)度為500nm 1500nm。陶瓷顆粒的遠(yuǎn)紅外輻射和光催化機(jī)理陶瓷顆粒是由遠(yuǎn)紅外粉、光觸媒和稀土氧 化物組成，由于稀土氧化物具有一定的放射性和元素衰變性，產(chǎn)生一定的能量，與外界的光 照、摩擦、壓力以及溫度變化得能量，一起作用在陶瓷顆粒上。促使電氣石晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)正負(fù) 電荷中心相對(duì)位移，引起晶體中電距的變化，導(dǎo)致其晶格空穴內(nèi)的配位電子的不對(duì)稱、非簡(jiǎn) 諧性振動(dòng)，產(chǎn)生微電流，從而產(chǎn)生波長(zhǎng)4 16微米，輻射率在0. 90以上的遠(yuǎn)紅外線。而其他 遠(yuǎn)紅外材料同時(shí)輻射自身吸收的上訴能量，也以遠(yuǎn)紅外線光波形式輻射出來(lái)，其協(xié)同作用， 使陶瓷顆粒的遠(yuǎn)紅外輻射可高達(dá)0.95以上。而遠(yuǎn)紅外線屬于光波，是一種熱能能量，其輻 射的能量、外界能量和電氣石瞬間產(chǎn)生的電能共同作用在光觸媒材料上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)二氧化 鈦的帶隙能級(jí)，促使分子核內(nèi)電子從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶產(chǎn)生相應(yīng)的空穴(即生 成電子_空穴對(duì))和游離電子。同時(shí)遠(yuǎn)紅外材料中的金屬氧化物，在二氧化鈦表面沉積提 高催化劑表面光生載流子的分離效率，抑制晶型轉(zhuǎn)變，能抑制電子與空穴的復(fù)合；有利于電 荷分離，擴(kuò)展對(duì)光譜吸收范圍，提高納米TiO2的光催化效率。二氧化鈦生成的空穴(即生 成電子_空穴對(duì))和游離電子結(jié)合空氣中的水和氧氣，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，表面形成強(qiáng)氧化 性的氫氧自由基(· 0H)及超氧陰離子自由基(Of)。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。根據(jù)本發(fā)明的配方，配置下列不同 比例的制備所述陶瓷顆粒的物料。其中的各組分含量為重量百分比組份含量份數(shù)。如，A 組分10份，即表示A組分含量為總重量的10%。實(shí)施例一(重量百分比組份含量份數(shù))電氣石12份，氧化鋅5份，氧化鋯3份，三氧化二鋁8份，三氧化二鉻4份，銳鈦型二氧化鈦30份，金紅石型二氧化鈦29份，二氧化鈰1份，七氧化四鋱1份，三氧化二釔1份，高嶺土 2份，粘土 4份。實(shí)施例二(重量百分比組份含量份數(shù))電氣石17份，氧化鋅13份，氧化鋯8份，三氧化二鋁5份，三氧化二鉻9份，銳鈦型二氧化鈦15份，金紅石型二氧化鈦2份，二氧化鈰4份，七氧化四鋱8份，三氧化二釔3份，高嶺土 5份，粘土 11份。實(shí)施例三(重量百分比組份含量份數(shù))電氣石3份，氧化鋅3份，氧化鋯3份，三氧化二鋁3份，三氧化二鉻3份，銳鈦型二氧化鈦52份，金紅石型二氧化鈦5份，
二氧化鈰1份，七氧化四鋱1份，三氧化二釔1份，高嶺土 10 份，粘土 15 份。實(shí)施例四(重量百分比組份含量份數(shù))電氣石14份，氧化鋅13份，氧化鋯12份，三氧化二鋁13份，三氧化二鉻10 份，銳鈦型二氧化鈦4份，金紅石型二氧化鈦1份，二氧化鈰7份，七氧化四鋱6份，三氧化二釔2份，高嶺土 8份，粘土 10份。實(shí)施例五(重量百分比組份含量份數(shù))電氣石30份，氧化鋅15份，氧化鋯4份，三氧化二鋁14份，三氧化二鉻2份，銳鈦型二氧化鈦17份，金紅石型二氧化鈦3份，二氧化鈰4份，七氧化四鋱3份，三氧化二釔3份，高嶺土 2份，粘土 3份。實(shí)施例六(重量百分比組份含量份數(shù))電氣石35份，氧化鋅2份，氧化鋯5份，三氧化二鋁-J份，三氧化二鉻1份，銳鈦型二氧化鈦21份，金紅石型二氧化鈦4份，二氧化鈰3份，七氧化四鋱1 份，三氧化二釔1份，高嶺土 7份，粘土 13份實(shí)施例七(重量百分比組份含量份數(shù))電氣石5份，氧化鋅30份，氧化鋯7份，三氧化二鋁3份，三氧化二鉻3份，銳鈦型二氧化鈦18份，金紅石型二氧化鈦4份，二氧化鈰2份，七氧化四鋱2份，三氧化二釔2份，高嶺土 18份，粘土 6份實(shí)施例八(重量百分比組份含量份數(shù))電氣石7份，氧化鋅12份，氧化鋯32份，三氧化二鋁4份，三氧化二鉻1份，銳鈦型二氧化鈦19份，金紅石型二氧化鈦3份，二氧化鈰4份，七氧化四鋱1份，三氧化二釔1份，高嶺土 12份，粘土 4份實(shí)施例九(重量百分比組份含量份數(shù))電氣石6份，氧化鋅3份，氧化鋯4份，三氧化二鋁30份，三氧化二鉻3份，銳鈦型二氧化鈦27份，金紅石型二氧化鈦6份，二氧化鈰1份，七氧化四鋱1份，三氧化二釔4份，高嶺土 5份，粘土 10份。實(shí)施例十(重量百分比組份含量份數(shù))電氣石12份，氧化鋅8份，氧化鋯-J份，三氧化二鋁6份，三氧化二鉻6份，銳鈦型二氧化鈦18份，金紅石型二氧化鈦5份，二氧化鈰1份，七氧化四鋱1份，三氧化二釔1份，高嶺土 15 份，粘土 20 份。實(shí)施例十一(重量百分比組份含量份數(shù))
電氣石4份，氧化鋅5份，氧化鋯5份，三氧化二鋁4份，三氧化二鉻30份，銳鈦型二氧化鈦32份，金紅石型二氧化鈦5份，二氧化鈰1份，七氧化四鋱2份，三氧化二釔2份，高嶺土 4份，粘土 6份實(shí)施例十二(重量百分比組份含量份數(shù))電氣石10份，氧化鋅10份，氧化鋯10份，三氧化二鋁10份，三氧化二鉻10 份，銳鈦型二氧化鈦12份，金紅石型二氧化鈦12份，二氧化鈰2份，七氧化四鋱2份，三氧化二釔2份，高嶺土10 份，粘土 10 份。本發(fā)明的制備是先將以上所述各實(shí)施例陶瓷顆粒原料按照組分配比以及細(xì)度的 要求嚴(yán)格稱量，并放入密閉攪拌機(jī)內(nèi)攪拌均勻。實(shí)施例1 實(shí)施例4的混合料，用500Kg/ cm2壓力壓制成型；實(shí)施例5 實(shí)施例8的混合料，用780Kg/cm2壓力壓制成型；實(shí)施例9 實(shí)施例12的混合料，用lOOOKg/cm2壓力壓制成型。成型物經(jīng)初步晾干后，實(shí)施例1 實(shí)施 例4的成型物，用850°C高溫爐燒制而成。實(shí)施例5 實(shí)施例8的成型物，用1200°C高溫爐 燒制而成。實(shí)施例9 實(shí)施例12的成型物，用1500°C高溫爐燒制而成。本發(fā)明陶瓷顆粒可 為片狀，球狀和柱狀。其外表光滑，顏色為白色的物品。本發(fā)明首次將遠(yuǎn)紅外輻射功能和光催化功能相結(jié)合，并具有優(yōu)異的遠(yuǎn)紅外輻射和 光催化效果。其中采用納米級(jí)原料，其分散性好，遠(yuǎn)紅外輻射率高；光催化材料是納米級(jí)光 觸媒和稀土氧化物配置而成，其催化反應(yīng)活性高，光催化效果好；功能持久性長(zhǎng)，使用壽命 長(zhǎng)。本發(fā)明可以廣泛的應(yīng)用在自來(lái)水礦化活化處理、生物保健、衣物餐具清潔和空氣凈化等 領(lǐng)域，具有使用效果好，不污染環(huán)境，安全無(wú)毒環(huán)保節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
一種具有遠(yuǎn)紅外及光催化功能的陶瓷顆粒，其特征在于，所述陶瓷顆粒由下列重量百分含量的原料配置而成遠(yuǎn)紅外粉-15～65％、光觸媒-5～59％、稀土氧化物-3～15％、粘結(jié)劑-5～35％。
2.如權(quán)利要求1所述的陶瓷顆粒，其特征在于，所述遠(yuǎn)紅外粉由電氣石、氧化鋅、氧化 鋯、三氧化二鋁和三氧化二鉻制作而成，其細(xì)度為50nm 500nm。
3.如權(quán)利要求1所述的陶瓷顆粒，其特征在于，所述光觸媒由銳鈦型二氧化鈦和金紅 石型二氧化鈦制作而成，其細(xì)度為50nm 500nm。
4.如權(quán)利要求1所述的陶瓷顆粒，其特征在于，所述稀土氧化物由二氧化鈰、七氧化四 鋱和三氧化二釔制作而成，其細(xì)度為IOOnm lOOOnm。
5.如權(quán)利要求1所述的陶瓷顆粒，其特征在于，所述粘結(jié)劑由高嶺土和粘土制作而成， 其細(xì)度為500nm 1500nm。
6.一種如權(quán)利要求1所述的陶瓷顆粒的制作方法，其特征包括如下步驟將所述陶瓷顆粒原料按照組分配比及細(xì)度要求嚴(yán)格稱量，放入密閉攪拌機(jī)內(nèi)攪拌均勻；用500 lOOOKg/cm2壓力壓制成型，晾干； 用850 1500°C高溫爐燒制而成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有遠(yuǎn)紅外及光催化功能的陶瓷顆粒，其由下列重量百分含量的原料配置而成遠(yuǎn)紅外粉-15～65％、光觸媒-5～59％、稀土氧化物-3～15％、粘結(jié)劑-5～35％。本發(fā)明還公開(kāi)了一種具有遠(yuǎn)紅外及光催化功能的陶瓷顆粒的制作方法。本發(fā)明具有極強(qiáng)的遠(yuǎn)紅外輻射能力和優(yōu)異的光催化活性，可以廣泛應(yīng)用在自來(lái)水礦化活化處理、生物保健、衣物餐具清潔和空氣凈化等領(lǐng)域，起到凈化、保健、洗滌和活化的作用。
文檔編號(hào)C04B35/00GK101885603SQ20101021285
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者呂開(kāi)勇, 周大為, 程鴻飛 申請(qǐng)人:深圳市成為生物科技有限公司