本發(fā)明涉及一種陶瓷粉體材料，尤其涉及一種功能性陶瓷粉體材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人民生活水平的不斷提高，具有節(jié)能環(huán)保、人體保健功能的產(chǎn)品正在備受世人關(guān)注。目前已經(jīng)開發(fā)出了多種功能陶瓷材料，這些功能陶瓷材料的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。
如專利zl02125487.7公開了一種多功能健康陶瓷粉體材料的組成、制備方法，該材料具有優(yōu)良的輻射遠(yuǎn)紅外線功能，可以活化水、抗菌，在陶瓷制品和水處理行業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用；專利zl200410062705.2公開了一種具有活化流體燃料分子及助燃功能的陶瓷粉體材料的組成、制備方法和用途，該材料具有優(yōu)良的活化燃油、活化空氣功能，在汽油車、柴油車節(jié)能領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用；專利cn200610014778.3公開了一種功能陶瓷保健材料及其制備方法。
目前，隨著汽車保有量的增加，汽車尾氣造成的環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，如何消除汽車尾氣已經(jīng)成為當(dāng)今世界研究的熱點(diǎn)問題。本發(fā)明正是在此研究背景下做出的，旨在消除環(huán)境中的汽車尾氣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種光催化陶瓷粉體材料及其制備方法，該陶瓷粉體材料能夠吸附并消除環(huán)境中的污染物。
為達(dá)到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一方面，本發(fā)明提供了一種光催化陶瓷粉體材料，由以下重量百分比的原料制成：
光催化材料32～42份，如33份、34份、35份、36份、38份、39份、40份或41份等；
吸附材料10～15份，如11份、12份、13份、14份或14.5份等；
稀土礦物材料4～8份，如5份、6份、7份或7.5份等；
粘結(jié)材料35～40份，如36份、37份、38份、39份或39.8份等；
儲氧材料1～3份，如1.5份、2份、2.5份或2.8份等；
所述儲氧材料為cexzr0.93-xfeyla0.07-yo2，其中x＝0.2-0.8，如0.3、0.4、0.5、0.6、0.7或0.75等，y＝0-0.01，如0.001、0.003、0.005、0.007或0.009等。
所述儲氧材料可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制備得到，如cn102744074a中公開的制備方法。
本發(fā)明提供的光催化陶瓷粉體材料中儲氧材料與光催化材料和吸附材料之間具有協(xié)同作用，其三者在功能上相互促進(jìn)，使得該光催化陶瓷粉體材料的光催化性能明顯提升。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā)明提供了一種光催化陶瓷粉體材料，按重量百分比由以下原料制成：
所述的光催化材料為質(zhì)量比為(2-5):1的二氧化鈦與氧化鋅的混合物，如質(zhì)量比為2.5:1、3:1、3.5:1、4:1或4.5:1等。
所述的吸附材料為鐵沸石、海泡石或炭分子篩的一種或至少兩種的混合物；典型但非限制性的組合如，鐵沸石與海泡石，鐵沸石與炭分子篩，鐵沸石、海泡石與炭分子篩，所述吸附材料中海泡石的重量百分比為0.25～15.0％，如0.3％、0.5％、1.0％、2.0％、3.0％、5.0％、8.0％、10.0％、12.0％或14.0％。
海泡石具有大的比表面積，較大的離子交換能力，因而在化學(xué)催化，農(nóng)藥，有機(jī)肥填料領(lǐng)域、廢水、廢氣的處理等方面的應(yīng)用日益廣泛。呈纖維狀存在的海泡石，具有極大的潛在比表面積，具有很大的吸附能力。
海泡石擁有包括貫穿整個(gè)結(jié)構(gòu)的沸石水通道和孔洞以及大的表面積，理論上具有大量孔徑為0.36nm－1.06nm的管狀孔道及部分中孔和少量大孔結(jié)構(gòu)。海泡石有高達(dá)900m2/g的理論表面積，在通道和孔洞中可以吸附大量的水與氣體中極性物質(zhì)，包括低極性物質(zhì)。因此，海泡石具有很強(qiáng)的吸附能力。
沸石具有架狀結(jié)構(gòu)，就是說在它們的晶體內(nèi)，分子像搭架子似地連在一起，中間形成很多空腔。沸石可以用來吸附某些污染物。
碳分子篩是利用篩分的特性來達(dá)到分離氣體的目的。在分子篩吸附雜質(zhì)氣體時(shí)，大孔和中孔只起到通道的作用，將被吸附的分子運(yùn)送到微孔和亞微孔中，微孔和亞微孔才是真正起吸附作用的容積。碳分子篩內(nèi)部包含有大量的微孔，這些微孔允許動(dòng)力學(xué)尺寸小的分子快速擴(kuò)散到孔內(nèi)，同時(shí)限制大直徑分子的進(jìn)入。由于不同尺寸的氣體分子相對擴(kuò)散速率存在差異，氣體混合物的組分可以被有效的分離。
所述稀土礦物材料為石英斑巖、大理石斑巖、獨(dú)居石、花崗巖、花崗偉晶巖、磷酸鈰鐿礦或磷酸鈰鑭礦中的一種或至少兩種的混合物。典型但非限制性的組合如，石英斑巖與大理石斑巖，獨(dú)居石、花崗巖與花崗偉晶巖，磷酸鈰鐿礦與磷酸鈰鑭礦。稀土有凈化環(huán)境的功能。汽車尾氣凈化催化劑是稀土應(yīng)用量最大的項(xiàng)目之一。
所述粘結(jié)材料為膨潤土和/或蘇州土。
所述各原料的粒徑均不低于200目，如250目、260目、280目、300目、320目、350目或480目等。
所述光催化陶瓷粉體材料的中位徑為0.2～8.0微米，如0.5微米、1.0微米、3.0微米、5.0微米、6.0微米或7.0微米。
另一方面，本發(fā)明還提供了一種如上所述的光催化陶瓷粉體材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將所述重量百分比的原料球磨混料，使得到的粉體粒徑不低于200目，，如250目、260目、280目、300目、320目、350目或480目等。
(2)在步驟(1)得到的粉體中均勻噴灑占粉體重量0.5～2.0％的清水，如0.8％、1.0％、1.2％、1.3％、1.5％或1.8％等；
(3)用壓力機(jī)將步驟(2)制備的粉體成型，制得陶瓷坯體；
(4)將步驟(3)制備的坯體在850～1200℃(如900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃或1150℃等)燒結(jié)1.5～4h(如2h、2.5h、3h或3.5h等)，制得陶瓷燒結(jié)體；
(5)將步驟(4)制備的陶瓷燒結(jié)體破碎、粉碎、研磨，制成中位徑為0.2～8.0微米的光催化陶瓷粉體材料，如0.5微米、1.0微米、3.0微米、5.0微米、6.0微米或7.0微米等。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明的光催化陶瓷材料具有光催化的作用，可光催化降解污染物；
本發(fā)明陶瓷材料的各組分均為常見物質(zhì)，可輕易獲得；
本發(fā)明所述的陶瓷材料制備方法簡單，適宜工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1
一種光催化陶瓷粉體材料，由以下重量百分比的原料制成：
所述儲氧材料為cexzr0.93-xfeyla0.07-yo2，其中x＝0.2，y＝0。
所述的光催化材料質(zhì)量比為2:1的二氧化鈦與氧化鋅的混合物。
所述的吸附材料為鐵沸石；
所述稀土礦物材料為石英斑巖。
所述粘結(jié)材料為膨潤土。
所述各原料的粒徑均為200目。
所述光催化陶瓷粉體材料的中位徑為0.2～0.5微米。
所述的光催化陶瓷粉體材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將所述重量百分比的原料球磨混料，使得到的粉體粒徑為200目；
(2)在步驟(1)得到的粉體中均勻噴灑占粉體重量0.5％的清水；
(3)用壓力機(jī)將步驟(2)制備的粉體成型，制得陶瓷坯體；
(4)將步驟(3)制備的坯體在850攝氏度燒結(jié)4小時(shí)，制得陶瓷燒結(jié)體；
(5)將步驟(4)制備的陶瓷燒結(jié)體破碎、粉碎、研磨，制成中位徑為0.2～0.5微米的光催化陶瓷粉體材料。
實(shí)施例2
一種光催化陶瓷粉體材料，由以下重量百分比的原料制成：
所述儲氧材料為cexzr0.93-xfeyla0.07-yo2，其中x＝0.8，y＝0.01。
所述的光催化材料質(zhì)量比為5:1的二氧化鈦與氧化鋅的混合物。
所述的吸附材料為海泡石。
所述稀土礦物材料為大理石斑巖。
所述粘結(jié)材料為蘇州土。
所述各原料的粒徑均不低于200目。
所述光催化陶瓷粉體材料的中位徑為5.0～8.0微米。
所述的光催化陶瓷粉體材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將所述重量百分比的原料球磨混料，使得到的粉體粒徑不低于200目；
(2)在步驟(1)得到的粉體中均勻噴灑占粉體重量2.0％的清水；
(3)用壓力機(jī)將步驟(2)制備的粉體成型，制得陶瓷坯體；
(4)將步驟(3)制備的坯體在1200攝氏度燒結(jié)1.5小時(shí)，制得陶瓷燒結(jié)體；
(5)將步驟(4)制備的陶瓷燒結(jié)體破碎、粉碎、研磨，制成中位徑為5.0～8.0微米的光催化陶瓷粉體材料。
實(shí)施例3
一種光催化陶瓷粉體材料，由以下重量百分比的原料制成：
所述的光催化材料質(zhì)量比為3:1的二氧化鈦與氧化鋅的混合物。
所述的吸附材料為鐵沸石、海泡石與炭分子篩的混合物；
所述吸附材料中海泡石的重量百分比為2.0％。
所述稀土礦物材料為質(zhì)量比為2:1的獨(dú)居石與花崗巖。
所述粘結(jié)材料為膨潤土與蘇州土。
所述各原料的粒徑均不低于200目。
所述光催化陶瓷粉體材料的中位徑為2.0-3.0微米。
所述的光催化陶瓷粉體材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將所述重量百分比的原料球磨混料，使得到的粉體粒徑不低于200目；
(2)在步驟(1)得到的粉體中均勻噴灑占粉體重量1.0％的清水；
(3)用壓力機(jī)將步驟(2)制備的粉體成型，制得陶瓷坯體；
(4)將步驟(3)制備的坯體在1000攝氏度燒結(jié)3小時(shí)，制得陶瓷燒結(jié)體；
(5)將步驟(4)制備的陶瓷燒結(jié)體破碎、粉碎、研磨，制成中位徑為2.0-3.0微米的光催化陶瓷粉體材料。
實(shí)施例4
一種光催化陶瓷粉體材料，由以下重量百分比的原料制成：
所述的光催化材料質(zhì)量比為4:1的二氧化鈦與氧化鋅的混合物。
所述的吸附材料為鐵沸石、海泡石與炭分子篩的混合物；
所述吸附材料中海泡石的重量百分比為15.0％。
所述稀土礦物材料為質(zhì)量比為1:1:1的獨(dú)居石、花崗巖和花崗偉晶巖。
所述粘結(jié)材料為質(zhì)量比為膨潤土和蘇州土。
所述各原料的粒徑均不低于200目。
所述光催化陶瓷粉體材料的中位徑為5.0-6.0微米。
所述的光催化陶瓷粉體材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將所述重量百分比的原料球磨混料，使得到的粉體粒徑不低于200目；
(2)在步驟(1)得到的粉體中均勻噴灑占粉體重量1.5％的清水；
(3)用壓力機(jī)將步驟(2)制備的粉體成型，制得陶瓷坯體；
(4)將步驟(3)制備的坯體在950攝氏度燒結(jié)2.5小時(shí)，制得陶瓷燒結(jié)體；
(5)將步驟(4)制備的陶瓷燒結(jié)體破碎、粉碎、研磨，制成中位徑為5.0-6.0微米的光催化陶瓷粉體材料。
實(shí)施例5
一種光催化陶瓷粉體材料，由以下重量百分比的原料制成：
所述的光催化材料質(zhì)量比為3.5:1的二氧化鈦與氧化鋅的混合物。
所述的吸附材料為鐵沸石、海泡石與炭分子篩的混合物；
所述吸附材料中海泡石的重量百分比為10.0％。
所述稀土礦物材料為質(zhì)量比為1:1:1的獨(dú)居石、花崗巖和花崗偉晶巖。
所述粘結(jié)材料為質(zhì)量比為膨潤土和蘇州土。
所述各原料的粒徑均不低于200目。
所述光催化陶瓷粉體材料的中位徑為5.0-6.0微米。
所述的光催化陶瓷粉體材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將所述重量百分比的原料球磨混料，使得到的粉體粒徑不低于200目；
(2)在步驟(1)得到的粉體中均勻噴灑占粉體重量1.5％的清水；
(3)用壓力機(jī)將步驟(2)制備的粉體成型，制得陶瓷坯體；
(4)將步驟(3)制備的坯體在950攝氏度燒結(jié)2.5小時(shí)，制得陶瓷燒結(jié)體；
(5)將步驟(4)制備的陶瓷燒結(jié)體破碎、粉碎、研磨，制成中位徑為5.0-6.0微米的光催化陶瓷粉體材料。
對比例1
除不含有光催化材料外，其余與實(shí)施例5相同。
對比例2
除不含有吸附材料外，其余與實(shí)施例5相同。
對比例3
除不含有儲氧材料外，其余與實(shí)施例5相同。
對比例4
除原料為：
其余與實(shí)施例5相同。
對比例5
除原料為：
其余與實(shí)施例5相同。
對比例6
除將二氧化鈦替換為二氧化鈰外，其余與實(shí)施例5相同。
對比例7
除將氧化鋅替換為氧化銅外，其余與實(shí)施例5相同。
將上述實(shí)施例及對比例制備的光催化陶瓷材料粉體應(yīng)用于降解濃度為0.4g/l的rhb溶液，陶瓷粉體與rhb溶液的用量比為0.2g:100ml，使用的光源為可見光，并與二氧化鈦和氧化鋅作對比，檢測rhb的降解效率，檢測結(jié)果如表1所示：
表1
由表1可以看出，本發(fā)明的陶瓷粉體材料用于汽車尾氣的處理，不但在汽車正常行駛過程中對尾氣的降解效率較高，在剛啟動(dòng)的狀態(tài)下同樣具有優(yōu)異的尾氣降解效率。
申請人聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。