本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光催化水泥砂漿及其制備方法。

背景技術(shù)：

自進(jìn)入21世紀(jì)以來，不斷加速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了一系列環(huán)境污染問題，例如光化學(xué)煙霧、粉塵污染等，給人類生存和發(fā)展帶來嚴(yán)重威脅。尤其是氮氧化物、硫氧化物等產(chǎn)生的酸雨，嚴(yán)重危害人類及動植物的生命健康。從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)使用最多的混凝土材料入手，在傳統(tǒng)材料的基礎(chǔ)上研發(fā)環(huán)境友好型綠色建材，如以混凝土材料為載體，摻入一定量的光催化材料而使混凝土具有光催化功能，可將大量存在的有害物質(zhì)如小分子氮氧化物以及有機(jī)污染物如汽車尾氣中燃燒不完全的物質(zhì)反應(yīng)或降解，轉(zhuǎn)換為環(huán)境安全物質(zhì)，起到空氣凈化的作用。

納米TiO₂是一種常見的光催化劑，具有較好的光催化效率，專利CN102153318A中利用粉煤灰作為光催化劑的載體，但此類方法制備的光催化材料，光催化劑的負(fù)載量低，且實際應(yīng)用中光催化劑容易損失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種光催化水泥砂漿及其制備方法，光催化劑摻量高，并且附著牢固，采用該砂漿制備的建筑外墻或內(nèi)墻具有降解空氣污染物(例如甲醛、氮氧化物、硫化物等)、凈化空氣的效果。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

提供一種光催化水泥砂漿，制備該砂漿的原材料包括以下重量百分含量的材料組分：蒙脫石負(fù)載納米TiO₂光催化劑4～8％，光催化劑分散劑0.8～1.5％，粉體引氣劑0.1～3％，水泥20～30％，二級粉煤灰10～20％，砂子45～65％。

按上述方案，所述蒙脫石負(fù)載納米TiO₂光催化劑的制備方法為：將鈉基蒙脫石過200目篩后與柱撐劑、去離子水按照質(zhì)量比1:1:10混合，攪拌均勻后微波加熱處理3～5min，隨后過濾，將濾渣洗滌至洗滌液中無Br^－，然后烘干、研磨、過200目篩得到柱撐蒙脫石，將所得柱撐蒙脫石用乙醇配制成懸浮液，向該懸浮液中逐滴加入鈦酸乙酯的乙醇溶液，其中柱撐蒙脫石與酞酸丁酯的質(zhì)量比為1:3，攪拌反應(yīng)6～8h，再陳化3～6h，之后過濾，向所得濾渣中逐滴加入蒸餾水，使得濾渣完全懸浮在水中即可，攪拌均勻，水解陳化24h，然后經(jīng)過濾、干燥、研磨，得到水合氧化鈦/蒙脫石復(fù)合物，將水合氧化鈦/蒙脫石復(fù)合物在400～450℃下加熱3～5h，再研磨、過200目篩得到蒙脫石負(fù)載納米TiO₂光催化劑。蒙脫石的層狀結(jié)構(gòu)為納米TiO₂提供了一個良好的載體，將兩者結(jié)合起來制備成穩(wěn)定性良好的蒙脫石負(fù)載納米TiO₂的光催化劑，然后將其應(yīng)用于砂漿的制備，得到具有光催化功能的水泥砂漿。

按上述方案，所述柱撐劑為十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨中的一種，或者任意兩者的組合。

按上述方案，所述光催化劑分散劑為聚合硫酸鐵與聚羧酸減水劑的混合物，其中聚合硫酸鐵含量為20～30wt％，聚羧酸減水劑含量為70～80wt％，并且所述聚羧酸減水劑中有效含量大于92wt％，減水率大于30％。

按上述方案，所述粉體引氣劑為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基磺酸鈉。

按上述方案，所述水泥為普通硅酸鹽水泥；所述砂子級配符合JGJ52-2006的要求。

本發(fā)明還提供上述光催化水泥砂漿的制備方法，其步驟如下：將所述原料按比例拌和均勻，即得到所述光催化水泥砂漿。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的光催化水泥砂漿具有良好的光催化作用，可有效降解空氣中的有機(jī)污染物，并且催化性能穩(wěn)定；另外，本發(fā)明提供的制備方法步驟簡單，制備成本低，具有推廣利用價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例6光催化試驗系統(tǒng)裝置圖。

具體實施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

本發(fā)明實施例所用水泥為普通硅酸鹽水泥(P.O42.5)，沙子為細(xì)度模數(shù)在2.3～3.0的天然中砂，粉煤灰為二級粉煤灰，某電廠提供。

實施例1-5

制備蒙脫石負(fù)載納米TiO₂光催化劑：將50g鈉基蒙脫石過200目篩后與50g柱撐劑(十二烷基三甲基溴化銨)、500g去離子水混合，攪拌均勻后微波加熱處理3～5min，隨后過濾，將濾渣洗滌至洗滌液中無Br^－，然后烘干、研磨、過200目篩得到柱撐蒙脫石，將所得柱撐蒙脫石用乙醇配制成懸浮液，向該懸浮液中逐滴加入鈦酸乙酯的乙醇溶液(其中，鈦酸丁酯的加入量為150g)，攪拌反應(yīng)6～8h，再陳化3～6h，之后過濾，向所得濾渣中逐滴加入蒸餾水，使得濾渣完全懸浮在水中即可，攪拌均勻，水解陳化24h，然后經(jīng)過濾、干燥、研磨，得到水合氧化鈦/蒙脫石復(fù)合物，將水合氧化鈦/蒙脫石復(fù)合物在400～450℃下加熱3-5h，再研磨、過200目篩得到蒙脫石負(fù)載納米TiO₂光催化劑。

制備光催化水泥砂漿：將蒙脫石負(fù)載納米TiO₂光催化劑、聚合硫酸鐵、聚羧酸減水劑(有效含量大于92wt％，減水率大于30％)、粉體引氣劑(十二烷基苯磺酸鈉)、水泥、二級粉煤灰、砂子(級配符合JGJ52-2006的要求)按比例拌和均勻，即得到所述光催化水泥砂漿，各實施例所用原料及質(zhì)量比例見表1所示。

表1

實施例6

測試實施例1-5所得光催化水泥砂漿的光催化性能：采用如圖1所示的裝置來測試光催化水泥砂漿的光催化性能，以NO₂的降解率來表征光催化水泥砂漿的光催化效果。將光催化水泥砂漿配制水膠比為0.5的砂漿，制備成400mm×40mm×10mm的混凝土結(jié)構(gòu)試件，然后置于圓柱形反應(yīng)器(即圖1中的黑箱)中，圓柱形反應(yīng)器的長度為500mm，內(nèi)徑為60mm，總體積為1413mL。選擇黑光燈為光催化反應(yīng)的紫外光源，所用的氣源為采用N₂與O₂按比例稀釋NO₂標(biāo)準(zhǔn)氣體配制而成，NO₂的氣體流量控制為0.5L/min，濃度為0.4mg/m³。氮氧化物的檢測方法按照GB17096-1997鹽酸萘乙二胺分光光度法(以NO₂濃度計)，采用752型紫外光柵分光光度計，于540nm波長處比色測定。

通過測試圓柱形反應(yīng)器進(jìn)出口NO₂氣體濃度來衡量NO₂的降解率并以此來表征光催化水泥砂漿的光催化效率，即其中C₀為進(jìn)口NO₂濃度(mg/m³)，C₁為出口NO₂濃度(mg/m³),η為光催化效率(％)。

實施實例1-5的光催化效率如下表所示：

可見，實施例1-5制備的光催化水泥砂漿的光催化效率均達(dá)到40％以上，具有良好的光催化效果。