本發(fā)明屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制富氫水用多孔金屬陶瓷復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
眾所周知，人的疾病（包括人的衰老）最終都可歸結(jié)為人的細(xì)胞受損，造成細(xì)胞病態(tài)或者老化的主要元兇就是過(guò)剩的氧自由基。2007年7月，日本醫(yī)科大學(xué)太田成男教授在《自然·醫(yī)學(xué)》報(bào)道；動(dòng)物呼吸2份的氫氣就可有效清除氧自由基。氫分子生物醫(yī)學(xué)效應(yīng)研究表明：富含氫氣的水（富氫水）具有清除體內(nèi)過(guò)剩氧自由基的作用。
迄今，產(chǎn)生富氫水的方法主要有兩大類(lèi)：一類(lèi)是電解式（包括電解水機(jī)、電解水杯、瓶裝或袋裝富氫水等）；另一類(lèi)是非電解式（包括鎂質(zhì)氫水棒、固體膠囊、托瑪琳（電氣石）微電解和麥飯石微電解富氫水機(jī)等）。
采用金屬鎂顆粒、鎂棒等活潑金屬與水反應(yīng)制備富氫水，由于材料存在時(shí)效性差，易析出沉淀物，同時(shí)，鎂顆粒和鎂棒等活潑金屬極易在空氣環(huán)境下氧化，一旦氧化后基本不再起作用，且在水中易腐蝕和溶出過(guò)量鎂離子，導(dǎo)致水中鎂離子超標(biāo)。
采用托瑪琳（電氣石）天然礦物材料或金屬鎂粉與電氣石粉復(fù)合固化加工成陶質(zhì)顆粒或圓片微電解水或與水反應(yīng)制備富氫水。例如實(shí)用新型專(zhuān)利CN201620103993.X，一種富氫水瓷水龍頭凈水裝置；專(zhuān)利CN201010618600.6，復(fù)合抗菌遠(yuǎn)紅外麥飯石多孔陶瓷球及制備方法；專(zhuān)利200910199142.4，一種能夠產(chǎn)生負(fù)電位的組合物及制備方法與應(yīng)用；專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01510456288.8，制造富氫水合金陶瓷材料及其制備方法和應(yīng)用；專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01610013842.X，具有去農(nóng)殘和抗菌去污功能的材料及其制備方法和應(yīng)用。專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01610473673.8，高活性廢水處理微電解材料及其制備方法；專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01610480766.3，石墨烯激活制氫材料及其制備方法和應(yīng)用；這些專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)都仍存在制氫效果慢，時(shí)效短，水溶氫含量低，未燒結(jié)而導(dǎo)致析出沉淀物等缺點(diǎn)。特別是在冷水的情況下，金屬與水作用制氫反應(yīng)速度慢，使用效果差。
本專(zhuān)利中所使用的耐高溫納米遠(yuǎn)紅外陶瓷粉是本專(zhuān)利申請(qǐng)人自有的專(zhuān)利技術(shù)（專(zhuān)利號(hào)：201010295013.8）。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種制富氫水用多孔金屬陶瓷復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。
本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種制富氫水用多孔金屬陶瓷復(fù)合材料，其特征在于：其配方的物料重量百分比組成為：耐高溫納米遠(yuǎn)紅外陶瓷粉30～80wt%、經(jīng)包覆處理的納米金屬鎂粉5～60 wt%、激活劑3～15 wt%，外加造孔劑3～15 wt%、粘結(jié)劑1～10wt%。
所述耐高溫納米遠(yuǎn)紅外陶瓷粉的物料重量百分比組成為：納米氧化鋁20～30wt%、納米氧化鎂3～8wt%、納米氧化硅15～25wt%、納米氧化鋯10～20wt%、納米氧化鋅15～25wt%、納米氧化鈦7～10wt%、納米稀土氧化物1～3wt%、納米貴金屬氧化物0.1～0.3wt%；所述納米稀土氧化物為氧化釔或氧化鑭或氧化鈰之中的一種；納米貴金屬氧化物為氧化鉑或氧化鈀之中的一種。
所述納米金屬鎂粉的制備工序?yàn)椋涸?.5～10V電壓條件下，在尿素和氯化鋅熔融的離子液體中電沉積出Zn包覆納米鎂的顆粒，所述Zn包覆層的厚度為2～5納米。
所述激活劑為鋁離子摻雜碳化硅粉、鈣離子/鉻離子摻雜鋁酸鑭粉中的一種或復(fù)合。
所述鋁離子摻雜碳化硅粉中鋁離子摻雜量的重量百分比為1～10%，鈣離子/鉻離子摻雜鋁酸鑭粉中鈣離子/鉻離子摻雜量的重量百分比分別為1～10%。
所述造孔劑的物料重量百分比組成為：碳酸氫銨20～90wt%、竹炭粉10～80wt%；
粘結(jié)劑的物料重量百分比組成為：去離子水40～60wt%、羧甲基纖維素10～20wt%、聚乙烯醇20～50wt%。
所述納米金屬鎂粉的粒徑為50～100納米，，其他納米氧化物的粒徑為50～300納米。
上述多孔金屬陶瓷復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
步驟一、混料：采用球磨混料，將耐高溫納米遠(yuǎn)紅外陶瓷粉、經(jīng)包覆處理的納米金屬鎂粉、激活劑、造孔劑和粘結(jié)劑按配料比加入到球磨機(jī)中，按料：球：去離子水重量份數(shù)比為1：2：0.8，球磨0.5～2小時(shí)；
步驟二、造粒：將步驟一制備的漿料采用噴霧造粒機(jī)進(jìn)行造粒，造粒的顆粒過(guò)10～40目篩，含水率為5%；
步驟三、成型：將步驟二制備的粉料，在料倉(cāng)中陳腐24小時(shí)后放入液壓成型機(jī)的金屬模具中進(jìn)行干壓成型，成型壓力為60～100MPa；
步驟四、干燥：將步驟三成型后的坯體放入干燥箱或烘干線(xiàn)上除去水分，干燥溫度為50～80℃，干燥后坯體的含水率小于1%；
步驟五、燒成：在燃?xì)飧G或電窯中燒成，燒成溫度500～1000℃，燒成時(shí)間6～12h，燒至最高溫度后保溫30分鐘自然降溫冷卻至室溫。
上述多孔金屬陶瓷復(fù)合材料的應(yīng)用，其特征在于，所述復(fù)合材料可應(yīng)用到電熱水壺、水杯、凈水器和加濕器中，還能應(yīng)用到水產(chǎn)養(yǎng)殖、飼料加工、保健和美容產(chǎn)業(yè)中。
本發(fā)明的有益效果如下：
（1）、本發(fā)明制造的多孔金屬陶瓷復(fù)合材料，具有制造富氫水、弱堿性水和微小分子簇團(tuán)水的三大功能；
（2）所述多孔金屬陶瓷復(fù)合材料可根據(jù)應(yīng)用需要制備出各種形狀，可應(yīng)用于電熱水壺、水杯、凈水器和加濕器中，制造富含氫氣的健康水，可提升產(chǎn)品附加值，改善身體健康，還能應(yīng)用到水產(chǎn)養(yǎng)殖、飼料加工、保健和美容的產(chǎn)業(yè)中；
（3）本發(fā)明與現(xiàn)有的富氫水制備技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：提高了活潑金屬抗氧化、抗腐蝕性能、達(dá)到基本燒結(jié)不落渣的要求；
（4）本發(fā)明所述的制備方法簡(jiǎn)單，操作方便，易于工業(yè)化生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益好、實(shí)際應(yīng)用范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1為實(shí)施例1制得復(fù)合材料的富氫水核磁共振17O-NMR譜。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1
制富氫水用多孔金屬陶瓷復(fù)合材料，以重量份數(shù)計(jì)，原料組成如下：
耐高溫遠(yuǎn)紅外納米陶瓷粉組份40份、經(jīng)包覆處理的納米金屬鎂粉組份50份、激活劑10份，外加造孔劑10份、粘結(jié)劑3份；
耐高溫納米遠(yuǎn)紅外陶瓷粉由如下重量百分比的原料組成：納米氧化鋁24 wt%、納米氧化鎂6 wt%、納米氧化硅19 wt%、納米氧化鋯18 wt%、納米氧化鋅23 wt%、納米氧化鈦8 wt%、納米稀土氧化釔1.9 wt%、納米氧化鈀0.1 wt%；
經(jīng)包覆處理的納米金屬鎂粉的制備工序?yàn)椋涸?V電壓條件下，在尿素和氯化鋅熔融的離子液體中電沉積出Zn包覆納米鎂的顆粒，所述Zn包覆層的厚度為2納米；
激活劑由如下重量百分比的原料制成：Al3+摻雜SiC粉30wt%，Ca2+摻雜LaAlO3粉70 wt%；所述Al3+和Ca2+摻雜量的重量百分比分別為5%；
造孔劑由如下重量百分比的原料組成：碳酸氫銨30 wt%和竹炭粉70 wt%；
粘結(jié)劑由如下重量百分比的原料組成：去離子水60 wt%、羧甲基纖維素（CMC）10 wt%、聚乙烯醇（PVA）30 wt%；
所述納米金屬鎂粉的粒徑為60納米，其他納米氧化物的粒徑為70納米。
所述的制富氫水用多孔金屬陶瓷復(fù)合材料的制備方法如下步驟：
步驟一、混料：采用球磨混料，將耐高溫納米遠(yuǎn)紅外陶瓷粉、經(jīng)包覆處理的納米金屬鎂粉、激活劑、造孔劑和粘結(jié)劑按配料比加入到球磨機(jī)中，按料：球：去離子水重量份數(shù)比為1：2：0.8，球磨0.5小時(shí)；
步驟二、造粒：將步驟一制備的漿料采用噴霧造粒機(jī)進(jìn)行造粒，造粒的顆粒過(guò)10目篩，含水率為5%（重量）；
步驟三、成型：將步驟二制備的粉料，在料倉(cāng)中陳腐24小時(shí)后放入液壓成型機(jī)的金屬模具中進(jìn)行干壓成型，成型壓力為60MPa；
步驟四、干燥：將步驟三成型后的坯體放入干燥箱或烘干線(xiàn)上除去水分，干燥溫度為50℃，干燥后坯體的含水率小于1%（重量）；
步驟五、燒成：在燃?xì)飧G或電窯中燒成，燒成溫度800℃，燒成時(shí)間8h，燒至最高溫度后保溫30分鐘自然降溫冷卻至室溫。
實(shí)施例2
制富氫水用多孔金屬陶瓷復(fù)合材料，以重量份數(shù)計(jì)，原料組成如下：
耐高溫遠(yuǎn)紅外納米陶瓷粉組份35份、經(jīng)包覆處理的納米金屬鎂粉組份60份、激活組份5份，外加造孔劑5份、粘結(jié)劑5份；
耐高溫納米遠(yuǎn)紅外陶瓷粉由如下重量百分比的原料組成：納米氧化鋁22 wt%、納米氧化鎂4wt%、納米氧化硅25 wt%、納米氧化鋯16 wt%、納米氧化鋅21 wt%、納米氧化鈦9wt%、納米稀土氧化釔2.8 wt%、納米氧化鈀0.2 wt%；
經(jīng)包覆處理的納米金屬鎂粉的制備工序?yàn)椋涸?V電壓條件下，在尿素和氯化鋅熔融的離子液體中電沉積出Zn包覆納米鎂的顆粒，所述Zn包覆層的厚度為3.5納米；
激活劑由如下重量百分比的原料制成：Al3+摻雜SiC粉，所述Al3+摻雜量的重量百分比為7%；
造孔劑由如下重量百分比的原料組成：碳酸氫銨80wt%和竹炭粉20wt%；
粘結(jié)劑由如下重量百分比的原料組成：去離子水50 wt%、羧甲基纖維素（CMC）15wt%、聚乙烯醇（PVA）35 wt%；
所述納米金屬鎂粉的粒徑為75納米，其他納米氧化物的粒徑為150納米。
所述的制富氫水用多孔陶瓷復(fù)合材料的制備方法如下步驟：
步驟一、混料：采用球磨混料，將耐高溫納米遠(yuǎn)紅外陶瓷粉、經(jīng)包覆處理的納米金屬鎂粉、激活劑、造孔劑和粘結(jié)劑按配料比加入到球磨機(jī)中，按料：球：去離子水重量份數(shù)比為1：2：0.8，球磨1小時(shí)；
步驟二、造粒：將步驟一制備的漿料采用噴霧造粒機(jī)進(jìn)行造粒，造粒的顆粒過(guò)20目篩，含水率為5%（重量）；
步驟三、成型：將步驟二制備的粉料，在料倉(cāng)中陳腐24小時(shí)后放入液壓成型機(jī)的金屬模具中進(jìn)行干壓成型，成型壓力為80MPa；
步驟四、干燥：將步驟三成型后的坯體放入干燥箱或烘干線(xiàn)上除去水分，干燥溫度為70℃，干燥后坯體的含水率小于1%（重量）；
步驟五、燒成：在燃?xì)飧G或電窯中燒成，燒成溫度550℃，燒成時(shí)間6h，燒至最高溫度后保溫30分鐘自然降溫冷卻至室溫。
實(shí)施例3
制富氫水用多孔金屬陶瓷復(fù)合材料，以重量份數(shù)計(jì)，原料組成如下：
耐高溫遠(yuǎn)紅外納米陶瓷粉組份70份、經(jīng)包覆處理的納米金屬鎂粉組份15份、激活組份15份，外加造孔劑14份、粘結(jié)劑8份；
耐高溫納米遠(yuǎn)紅外陶瓷粉由如下重量百分比的原料組成：納米氧化鋁30 wt%、納米氧化鎂8wt%、納米氧化硅18wt%、納米氧化鋯14wt%、納米氧化鋅17wt%、納米氧化鈦10wt%、納米稀土氧化釔2.7wt%、納米氧化鈀0.3 wt%；
經(jīng)包覆處理的納米金屬鎂粉的制備工序?yàn)椋涸?0V電壓條件下，在尿素和氯化鋅熔融的離子液體中電沉積出Zn包覆納米鎂的顆粒，所述Zn包覆層的厚度為5納米；
激活劑由如下重量百分比的原料制成： Cr-摻雜LaAlO3粉，Cr-摻雜量的重量百分比為5%；；
造孔劑由如下重量百分比的原料組成：碳酸氫銨50wt%和竹炭粉50 wt%；
粘結(jié)劑由如下重量百分比的原料組成：去離子水40 wt%、羧甲基纖維素（CMC）20wt%、聚乙烯醇（PVA）40wt%；
所述納米金屬鎂粉的粒徑為90納米，其他納米氧化物的粒徑為250納米。
所述的制富氫水用多孔金屬陶瓷復(fù)合材料的制備方法如下步驟：
步驟一、混料：采用球磨混料，將耐高溫納米遠(yuǎn)紅外陶瓷粉、經(jīng)包覆處理的納米金屬鎂粉、激活劑、造孔劑和粘結(jié)劑按配料比加入到球磨機(jī)中，按料：球：去離子水重量份數(shù)比為1：2：0.8，球磨2小時(shí)；
步驟二、造粒：將步驟一制備的漿料采用噴霧造粒機(jī)進(jìn)行造粒，造粒的顆粒過(guò)35目篩，含水率為5%（重量）；
步驟三、成型：將步驟二制備的粉料，在料倉(cāng)中陳腐24小時(shí)后放入液壓成型機(jī)的金屬模具中進(jìn)行干壓成型，成型壓力為100MPa；
步驟四、干燥：將步驟三成型后的坯體放入干燥箱或烘干線(xiàn)上除去水分，干燥溫度為80℃，干燥后坯體的含水率小于1%（重量）；
步驟五、燒成：在燃?xì)飧G或電窯中燒成，燒成溫度950℃，燒成時(shí)間10h，燒至最高溫度后保溫30分鐘自然降溫冷卻至室溫。
本發(fā)明實(shí)施例1制備的多孔金屬陶瓷復(fù)合材料的規(guī)格為：圓片外徑52毫米，中心內(nèi)孔直徑10毫米，厚度15毫米，重量：40克，密度：1.4g/cm3，將此規(guī)格的多孔金屬陶瓷復(fù)合材料放入300毫升的玻璃水杯中，灌入滿(mǎn)杯70℃熱水，采用日本產(chǎn)ENH-1000型溶解氫氣計(jì)測(cè)量杯中水的氫氣含量：1分鐘，氫氣含量為1.0PPM； 5分鐘，氫氣含量為1.2PPM；10分鐘，氫氣含量為1.6PPM；
實(shí)施例1制備的多孔金屬陶瓷復(fù)合材料樣品送國(guó)家藥物及代謝產(chǎn)物分析研究中心做檢測(cè)項(xiàng)目為：核磁共振譜（17O-NMR譜），檢測(cè)結(jié)果：用BRUKERAV-500型高分辨超導(dǎo)核磁共振譜儀，在溫控25℃條件下，樣品的17O-NMR譜峰半高寬為58.68Hz，如圖1所示;
實(shí)施例1制備的多孔金屬陶瓷復(fù)合材料樣品送北京中環(huán)物研環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心做檢測(cè)項(xiàng)目為pH值，檢測(cè)依據(jù)：GB/T5750.4-2006，檢測(cè)結(jié)果為：原水pH值為6.78，富氫水pH值為7.95；
實(shí)施例1制備的多孔金屬陶瓷復(fù)合材料樣品送中國(guó)廣州分析測(cè)試中心檢測(cè)，裝有多孔金屬陶瓷復(fù)合材料玻璃杯裝水24小時(shí)作為分析樣品，測(cè)試該樣品水中重金屬含量，檢測(cè)方法為：ICP-MS，檢測(cè)結(jié)果為：鉻（Cr）小于0.005mg/L；砷（As）小于0.001mg/L；鎘（Cd）小于0.001mg/L；鉛（Pb）小于0.001mg/L；汞（Hg）小于0.002mg/L；
實(shí)施例1制備的多孔金屬陶瓷復(fù)合材料樣品送中國(guó)廣州分析測(cè)試中心檢測(cè)，裝有多孔金屬陶瓷復(fù)合材料玻璃杯裝水24小時(shí)作為分析樣品，測(cè)試該樣品水放射性，檢測(cè)方法為：GB/T5750.13-2006/1和2，檢測(cè)結(jié)果為：該樣品水的總α放射性0.016Bq/L，總β放射性0.053 Bq/L；
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明保護(hù)范圍并不局限于此，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。