專利名稱:一種含能粒子激發(fā)型高效空氣負(fù)離子材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及一種含能粒子激發(fā)型高效空氣負(fù)離子材料及制備方法，屬功能材料技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
空氣負(fù)離子主要是由O2-(H2O)或OH-(H2O)n或CO32-(H2O)n離子組成，它是空氣的維生素，具有降塵、滅菌、凈化氡的子體以及生理保健等功能。當(dāng)環(huán)境空氣負(fù)離子濃度超過(guò)700個(gè)/cm3時(shí)對(duì)人體有益，達(dá)到1萬(wàn)個(gè)/cm3以上的濃度時(shí)能夠治療疾病。有研究發(fā)現(xiàn)，在空氣負(fù)離子平均濃度為1.63×106個(gè)/cm3的環(huán)境下，空氣負(fù)離子對(duì)改善矽肺的呼吸系統(tǒng)癥狀，減輕肺損傷，阻抑矽肺進(jìn)展有一定作用。時(shí)下人居環(huán)境中空氣負(fù)離子的產(chǎn)生一般為空氣負(fù)離子發(fā)生器，其原理是放電電離空氣產(chǎn)生空氣負(fù)離子。但是，這種放電技術(shù)在放電過(guò)程中會(huì)帶來(lái)一些意想不到的重離子(負(fù)離子與空氣中的塵埃結(jié)合而成為具有一定極性的污染粒子)，反而對(duì)入居環(huán)境造成一定的傷害。開(kāi)發(fā)一種類似森林自然產(chǎn)生空氣負(fù)離子的材料顯得格外重要，這方面的研究或?qū)＠饕性陔姎馐矫妫?jiàn)專利JP2003267792、JP2003247280、公開(kāi)號(hào)為1386550和1563219的中國(guó)專利等，也有部分涉及利用稀土元素的材料，見(jiàn)公開(kāi)號(hào)為1227205的中國(guó)專利。從他們的研究結(jié)果來(lái)看，電氣石或稀土產(chǎn)生的空氣負(fù)離子濃度還比較低，遠(yuǎn)達(dá)不到森林那樣高的空氣負(fù)離子濃度，從空氣負(fù)離子的來(lái)源可知，能量激發(fā)是空氣負(fù)離子產(chǎn)生的主要誘因之一。建材工業(yè)信息雜志李蕊報(bào)道日本神東涂料公司推出一種新型的負(fù)離子涂料，就是利用其含有的微弱放射性稀有元素放出的短波長(zhǎng)電磁波(形成radical狀態(tài))增加負(fù)離子。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種利用攜能物質(zhì)如攜能CeO2、石英等和氧化鑭、氧化鐠、氧化釹、二氧化鈦、電氣石為原料，以攜能物質(zhì)釋放的含能粒子為激發(fā)源，采用機(jī)械化學(xué)復(fù)合方法制備而成的能夠產(chǎn)生高效率空氣負(fù)離子的復(fù)合材料及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
1)、本發(fā)明的技術(shù)方案是一種含能粒子激發(fā)型高效空氣負(fù)離子材料及制備方法，其特征是以攜能物質(zhì)分別與二氧化鈦、稀土氧化物中的1～3種、納米二氧化鈦、電氣石復(fù)合而成。稀土氧化物為氧化鑭、氧化鐠、氧化釹。其中氧化鑭、氧化鐠、氧化釹的粒度在0.1～10μm之間，二氧化鈦粒度在1nm-5μm之間，復(fù)合方式均采用機(jī)械化學(xué)復(fù)合方法，攜能物質(zhì)主要包括CeO2、石英晶體等能夠釋放含能粒子的物質(zhì)。具體方法如下①將氧化鑭、氧化鐠、氧化釹以及二氧化鈦分別與攜能物質(zhì)如混合，然后在高速混合攪拌機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)復(fù)合。其中氧化鑭、氧化鐠、氧化釹、二氧化鈦在兩相復(fù)合體系中均占總重量百分含量的8～60％，攜能物質(zhì)與二氧化鈦復(fù)合后須在300～800℃范圍內(nèi)熱處理。
②將氧化鑭、氧化鐠(氧化鑭、氧化釹或氧化鐠、氧化釹)與攜能物質(zhì)混合，然后在高速混合攪拌機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)復(fù)合。它們各自的重量百分含量為攜能物質(zhì)為40～80％；氧化鑭、氧化鐠(氧化鑭、氧化釹或氧化鐠、氧化釹)均為8～40％。上述三種氧化物的任意組合均為100％。
③將氧化鑭、氧化鐠、氧化釹與攜能物質(zhì)混合，然后在高速混合攪拌機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)復(fù)合。它們各自的重量百分含量為攜能物質(zhì)為40～80％；氧化鑭、氧化鐠、氧化釹均為6～40％。上述四種氧化物的任意組合均為100％。
④將氧化鑭、氧化鐠、氧化釹分別與攜能物質(zhì)、二氧化鈦兩種物質(zhì)混合，然后在高速混合攪拌機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)復(fù)合。它們各自的重量百分含量為攜能物質(zhì)為30～70％；二氧化鈦為8～20％；其中氧化鑭、氧化鐠、氧化釹在三相復(fù)合體系中均為6～40％，復(fù)合后須在300～800℃范圍內(nèi)熱處理。上述三種氧化物的任意組合均為100％。
⑤將氧化鑭、氧化鐠(氧化鑭、氧化釹或氧化鐠、氧化釹)與攜能物質(zhì)、二氧化鈦混合，然后在高速混合攪拌機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)復(fù)合。它們各自的重量百分含量為攜能物質(zhì)為30～70％；二氧化鈦為8～20％；氧化鑭、氧化鐠(氧化鑭、氧化釹或氧化鐠、氧化釹)均為6～40％，復(fù)合后須在300～800℃范圍內(nèi)熱處理。上述四種氧化物的任意組合均為100％。
⑥將氧化鑭、氧化鐠、氧化釹、攜能物質(zhì)、二氧化鈦五種粉體混合，然后在高速混合攪拌機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)復(fù)合。它們各自的重量百分含量為攜能物質(zhì)為30～70％；二氧化鈦為8～20％；氧化鑭、氧化鐠、氧化釹均為6～30％。復(fù)合后須在300～800℃范圍內(nèi)熱處理。上述五種氧化物的任意組合均為100％。
⑦將電氣石和攜能物質(zhì)復(fù)合，攜能物質(zhì)為60～70％；電氣石40～30％復(fù)合后須在300～800℃范圍內(nèi)熱處理。
⑧納米TiO2促進(jìn)攜能物質(zhì)釋放負(fù)離子，攜能物質(zhì)為80～90％；納米TiO220～10％，復(fù)合后須在分別取400℃、500℃、600℃、800℃、1000℃下熱處理。
⑨在固定攜能物質(zhì)含量為4％的前提下，納米TiO2為60％(其余為電氣石含量)時(shí)獲得約3000個(gè)/cm3的空氣負(fù)離子濃度，且放射性在建材C類指標(biāo)允許范圍內(nèi)。
2)、本發(fā)明的特點(diǎn)1)首次用攜能物質(zhì)釋放的含能粒子為激發(fā)源制備了能產(chǎn)生較高空氣負(fù)離子濃度的含能粒子激發(fā)型礦物復(fù)合材料，且放射性在建材C類指標(biāo)允許范圍內(nèi)。
2)以稀土氧化物(氧化鑭、氧化鐠、氧化釹)、納米TiO2均能夠促進(jìn)攜能物質(zhì)釋放含能粒子產(chǎn)生更高的空氣負(fù)離子；3)利用攜能物質(zhì)中放射性物質(zhì)釷元素產(chǎn)生的射線，以散射的形式釋放出來(lái)，當(dāng)攜能物質(zhì)中的釷元素被電氣石表面吸附并發(fā)散射線時(shí)，部分射線被電氣石的微弱電場(chǎng)所定向，使電氣石顆粒表面產(chǎn)生強(qiáng)大的定向粒子流，定向粒子流接觸到空氣中的水分子甚至是普通的空氣分子時(shí)，迅速電離這些分子，電離達(dá)到一定程度后，正離子就飽和，從而增加了空氣負(fù)離子。
4)利用攜能物質(zhì)和納米TiO2復(fù)合熱處理后所產(chǎn)生的微量的金紅石相，微量金紅石相納米二氧化鈦的存在，使得這種復(fù)合相納米二氧化鈦更容易被短波長(zhǎng)的射線(放射性物質(zhì)的射線)所激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，大量分離的電子能夠促進(jìn)產(chǎn)生更多的空氣負(fù)離子。
5)應(yīng)用領(lǐng)域用稀土氧化物和二氧化鈦以及電氣石制備的含能粒子激發(fā)型空氣負(fù)離子材料，能夠用于涂料、乳膠漆、膩?zhàn)?、天花板、家具涂層等建筑材料中，?shí)現(xiàn)家居環(huán)境的保健功能。也可用于塑料、纖維等需要產(chǎn)生空氣負(fù)離子的地方。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的主要原料為攜能物質(zhì)、氧化鑭、氧化鐠、氧化釹、二氧化鈦。測(cè)試方法為空氣負(fù)離子測(cè)試空間V＝1m3的密閉木箱；粉體容量為100g；接觸面積S＝0.5m2；測(cè)試時(shí)間6h；測(cè)試條件常溫常壓，濕度75％，離子計(jì)數(shù)器(精度10個(gè)/cm3，上海牧晨公司)的接地線必須與大地接觸，箱子中正上方70cm處有一個(gè)微型低速風(fēng)扇(直徑500mm；轉(zhuǎn)速375r/min；額定功率8W)，主要在于使離子流充分混勻，避免正離子或負(fù)離子過(guò)度集中所引起的測(cè)試范圍變化過(guò)大或數(shù)值范圍不穩(wěn)定。
下面是含能粒子激發(fā)型空氣負(fù)離子材料制備的具體實(shí)施方法。
1、攜能CeO2/二氧化鈦復(fù)合型含能粒子激發(fā)空氣負(fù)離子材料的具體實(shí)施方式注CeO2粒度為2.6μm，二氧化鈦為20nm，熱處理溫度為600℃。
2、攜能CeO2/稀土復(fù)合型含能粒子激發(fā)空氣負(fù)離子材料的具體實(shí)施方式注所有稀土氧化物粒度均為2.6μm左右。
3、攜能CeO2/二氧化鈦/稀土復(fù)合型CeO2基高效空氣負(fù)離子材料的具體實(shí)施方式注稀土氧化物粒度均為2.6μm左右，二氧化鈦為20nm。
按上述各實(shí)施例配料并按照前述生產(chǎn)方法即可制造出達(dá)到本發(fā)明目的的產(chǎn)品。
本發(fā)明中的稀土(CeO2、氧化鑭、氧化鐠、氧化釹)和二氧化鈦的各組分用量沒(méi)有嚴(yán)格限定，等份或非等份均可。只要其總量達(dá)到即可。
本發(fā)明的實(shí)施例均可實(shí)施。本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種含能粒子激發(fā)型空氣負(fù)離子材料，其特征在于，它是將攜能物質(zhì)分別與二氧化鈦、稀土氧化物中的1-3種、納米二氧化鈦以及電氣石復(fù)合而制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的含能粒子激發(fā)型空氣負(fù)離子材料的制備方法，其特征在于，它是將8～40％的氧化鑭、8～40％的氧化鐠或氧化釹與40～80％的攜能物質(zhì)混合，然后在高速混合攪拌機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)復(fù)合。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的含能粒子激發(fā)型空氣負(fù)離子材料的制備方法，其特征在于，它是將8～40％的氧化鐠、8～40％的氧化釹與40～80％的攜能物質(zhì)混合，然后在高速混合攪拌機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)復(fù)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的含能粒子激發(fā)型高效空氣負(fù)離子材料的制備方法，其特征在于，它是將6～40％的氧化鑭、6～40％的氧化鐠、6～40％的氧化釹與40～80％的攜能物質(zhì)混合，然后在高速混合攪拌機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)復(fù)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的含能粒子激發(fā)型高效空氣負(fù)離子材料的制備方法，其特征在于，它是將6～40％的氧化鑭、6～40％的氧化鐠、6～40％的氧化釹分別與30～70％的攜能物質(zhì)、8～20％的二氧化鈦兩種物質(zhì)混合，然后在高速混合攪拌機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)復(fù)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的含能粒子激發(fā)型高效空氣負(fù)離子材料的制備方法，其特征在于，它是將6～40％的氧化鑭、6～40％的氧化鐠或氧化釹、30～70％的攜能物質(zhì)、8～20％的二氧化鈦四種粉體混合，然后在高速混合攪拌機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)復(fù)合。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的含能粒子激發(fā)型高效空氣負(fù)離子材料的制備方法，其特征在于，它是將6～40％的氧化鐠、6～40％的氧化釹、30～70％的攜能物質(zhì)、8～20％的二氧化鈦四種粉體混合，然后在高速混合攪拌機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)復(fù)合。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的含能粒子激發(fā)型空氣負(fù)離子材料的制備方法，其特征在于，它是將6～30％的氧化鑭、6～30％的氧化鐠、6～30％的氧化釹、30～70％的攜能物質(zhì)、8～20％的二氧化鈦五種粉體混合，然后在高速混合攪拌機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)復(fù)合。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的含能粒子激發(fā)型空氣負(fù)離子材料的制備方法，其特征在于，它是先將TiO220～10％的含能物質(zhì)和80～90％納米二氧化鈦混合，然后在高速混合攪拌機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)復(fù)合；再分別經(jīng)400℃、500℃、600℃、800℃、1000℃熱處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的含能粒子激發(fā)型空氣負(fù)離子材料的制備方法，其特征在于，它是將1-4％的攜能物質(zhì)含量、8-60％的納米TiO2及余量為電氣石的三種粉體混合，然后在高速混合攪拌機(jī)上進(jìn)行機(jī)械化學(xué)復(fù)合。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種含能粒子激發(fā)型高效空氣負(fù)離子材料及制備方法，屬功能材料技術(shù)領(lǐng)域：
。它是利用攜能物質(zhì)、稀土氧化物、二氧化鈦、電氣石為原料，采用機(jī)械化學(xué)復(fù)合方法制備而成的能夠產(chǎn)生高效率空氣負(fù)離子的復(fù)合材料。含能粒子激發(fā)型高效空氣負(fù)離子材料產(chǎn)生的空氣負(fù)離子，具有調(diào)節(jié)人體生理機(jī)能，消除疲勞，改善心腦血管疾病癥狀，提高人體免疫力等。同時(shí)能抑制多種病菌繁殖，能凈化室內(nèi)的塵、煙、花粉、毛屑等可吸入顆粒物?？蓮V泛用于涂料、乳膠漆、膩?zhàn)?、天花板、家具涂層等建筑材料中，也可用于塑料、纖維等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C04B32/00GK1994960SQ200510138205
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2005年12月31日
發(fā)明者董發(fā)勤, 袁昌來(lái) 申請(qǐng)人:西南科技大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan