本發(fā)明屬于空氣凈化劑加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多功能微孔陶瓷催化劑及其在空氣凈化方面的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
微孔陶瓷是指在陶瓷內(nèi)部或表面含有大量開口或閉口微小氣孔的陶瓷體，其孔徑一般為微米級(jí)或亞微米級(jí)，常被用來作為空氣凈化過濾的主要材料。然而傳統(tǒng)微孔陶瓷材料有著較大的局限性：1、功能單一，單純具有除菌、抑菌功能，或者僅單獨(dú)具有催化除甲醛功能；2、孔隙率低，體積密度小，導(dǎo)致對(duì)空氣的過濾能力不強(qiáng)，不能有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)較小的顆粒（如pm2.5）完全過濾；3、無法產(chǎn)生負(fù)離子或負(fù)離子濃度過低。因此，開發(fā)一種多功能微孔陶瓷催化劑很有必要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種多功能微孔陶瓷催化劑，該微孔陶瓷催化劑具有除甲醛、除菌、抑菌，產(chǎn)生負(fù)離子多種功能。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：所述多功能微孔陶瓷催化劑包括以下重量份數(shù)的原料：粒徑40～150um的硅藻土8～10份、粒徑50～200um的莫來石粉14～18份、粒徑30～100um的硅灰石粉10～15份、粒徑100～180um的麥飯石粉9～15份、粒徑10～50um的硼化物8～20份、二氧化鈦納米管3～6份、粒徑20～60um的氮化鋁3～5份、粒徑80～250um的竹炭粉7～13份、水溶性殼聚糖2～4份、碳酸氫鈉2～3份和適量水；
所述多功能微孔陶瓷催化劑由以下步驟制備得到：（1）將上述硅藻土、莫來石粉、硅灰石粉、麥飯石粉、硼化物、氮化鋁、竹炭粉和碳酸氫鈉按照重量配比放入球磨機(jī)中，混合球磨2～4h，按照固液比為1︰0.5～0.7向其中加水，繼續(xù)球磨3～5h，得到原始漿料；
（2）取二氧化鈦納米管超聲分散于水中，配制成2～6wt%的二氧化鈦納米管水分散液，然后在劇烈攪拌條件下緩慢加入水溶性殼聚糖，攪拌均勻，得到分散液；
（3）攪拌條件下將上述原始漿料和分散液混合均勻，真空去泡2～3h，將去泡后的漿料注入模具中，蒸發(fā)水分，自動(dòng)晾干脫模，陳化3～5h，得到生坯；
（4）于真空條件下對(duì)生坯進(jìn)行燒結(jié)，先升溫至270～330℃下焙燒7～9h，然后升溫至550～580℃焙燒3～4h；后通入氧氣，升溫至800～820℃焙燒2～3h；
（5）焙燒完成后得到成型的微孔陶瓷催化劑，冷卻，放入清水中超聲處理0.5～1.5h。
優(yōu)選的，上述多功能微孔陶瓷催化劑，包括以下重量份數(shù)的原料：粒徑80um的硅藻土9份、粒徑60um的莫來石粉16份、粒徑50um的硅灰石粉12份、粒徑120um的麥飯石粉11份、粒徑20um的硼化物15份、二氧化鈦納米管5份、粒徑20um的氮化鋁4份、粒徑150um的竹炭粉10份、水溶性殼聚糖3份、碳酸氫鈉3份和適量水。
其中，上述多功能微孔陶瓷催化劑中，所述二氧化鈦納米管的內(nèi)徑控制在50～150nm，納米管長(zhǎng)度控制在300～500nm。
其中，上述多功能微孔陶瓷催化劑，所述步驟（2）中超聲分散的時(shí)間為0.5～1.0h。
其中，上述多功能微孔陶瓷催化劑，所述步驟（2）中劇烈攪拌的轉(zhuǎn)速為1000～1200rpm，攪拌時(shí)間0.6～1.0h。
其中，上述多功能微孔陶瓷催化劑，所述步驟（3）中攪拌的轉(zhuǎn)速為500～600rpm，攪拌時(shí)間0.8～1.5h。
其中，上述多功能微孔陶瓷催化劑，所述步驟（3）中焙燒時(shí)的升溫速率為5℃/s。
其中，上述多功能微孔陶瓷催化劑中，所述硼化物為二硼化鋯、二硼化鈦或者六硼化鑭。
本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供上述多功能微孔陶瓷催化劑在空氣凈化方面的應(yīng)用。
于現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明配方中添加二氧化鈦納米管，其獨(dú)特的催化性能和陣列結(jié)構(gòu)，顯著提升了本發(fā)明對(duì)空氣中甲醛的凈化效率；本發(fā)明配方中添加水溶性殼聚糖，起到良好的抑菌、殺菌作用。本產(chǎn)品平均孔徑0.3～10um，孔隙率高達(dá)到60～68%，配方科學(xué)合理，各成分相互作用，使得產(chǎn)品具有凈化空氣、除菌、抑菌、產(chǎn)生負(fù)離子多種功能，可用作空氣凈化器等環(huán)保領(lǐng)域。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供的多功能微孔陶瓷催化劑包括以下重量份數(shù)的原料：粒徑40～150um的硅藻土8～10份、粒徑50～200um的莫來石粉14～18份、粒徑30～100um的硅灰石粉10～15份、粒徑100～180um的麥飯石粉9～15份、粒徑10～50um的硼化物8～20份、二氧化鈦納米管3～6份、粒徑20～60um的氮化鋁3～5份、粒徑80～250um的竹炭粉7～13份、水溶性殼聚糖2～4份、碳酸氫鈉2～3份和適量水；
所述多功能微孔陶瓷催化劑由以下步驟制備得到：（1）將上述硅藻土、莫來石粉、硅灰石粉、麥飯石粉、硼化物、氮化鋁、竹炭粉和碳酸氫鈉按照重量配比放入球磨機(jī)中，混合球磨2～4h，按照固液比為1︰0.5～0.7向其中加水，繼續(xù)球磨3～5h，得到原始漿料；
（2）取二氧化鈦納米管超聲分散于水中，配制成2～6wt%的二氧化鈦納米管水分散液，然后在劇烈攪拌條件下緩慢加入水溶性殼聚糖，攪拌均勻，得到分散液；
（3）攪拌條件下將上述原始漿料和分散液混合均勻，真空去泡2～3h，將去泡后的漿料注入模具中，蒸發(fā)水分，自動(dòng)晾干脫模，陳化3～5h，得到生坯；
（4）于真空條件下對(duì)生坯進(jìn)行燒結(jié)，以5℃/s的升溫速率，先升溫至270～330℃下焙燒7～9h，然后升溫至550～580℃焙燒3～4h；后通入氧氣，升溫至800～820℃焙燒2～3h；
（5）焙燒完成后得到成型的微孔陶瓷催化劑，冷卻，放入清水中超聲處理0.5～1.5h。
優(yōu)選的，上述多功能微孔陶瓷催化劑，包括以下重量份數(shù)的原料：粒徑80um的硅藻土9份、粒徑60um的莫來石粉16份、粒徑50um的硅灰石粉12份、粒徑120um的麥飯石粉11份、粒徑20um的硼化物15份、二氧化鈦納米管5份、粒徑20um的氮化鋁4份、粒徑150um的竹炭粉10份、水溶性殼聚糖3份、碳酸氫鈉3份和適量水。
其中，上述多功能微孔陶瓷催化劑中，所述二氧化鈦納米管的內(nèi)徑控制在50～150nm，納米管長(zhǎng)度控制在300～500nm。
其中，上述多功能微孔陶瓷催化劑，所述步驟（2）中超聲分散的時(shí)間為0.5～1.0h；劇烈攪拌的轉(zhuǎn)速為1000～1200rpm，攪拌時(shí)間0.6～1.0h。
其中，上述多功能微孔陶瓷催化劑，所述步驟（3）中攪拌的轉(zhuǎn)速為500～600rpm，攪拌時(shí)間0.8～1.5h。
其中，上述多功能微孔陶瓷催化劑中，所述硼化物為二硼化鋯、二硼化鈦或者六硼化鑭。
進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了上述多功能微孔陶瓷催化劑在空氣凈化方面的應(yīng)用。
上述多功能微孔陶瓷催化劑的配方中，硅藻土和竹炭粉孔隙發(fā)達(dá)，吸附性能好；二氧化鈦納米管，其獨(dú)特的光催化性能和陣列結(jié)構(gòu)，一方面顯著提升了本產(chǎn)品對(duì)空氣中甲醛的凈化效率，另一方面提升了產(chǎn)品的機(jī)械性能；水溶性殼聚糖，起到良好的抑菌、殺菌作用；氮化鋁的添加，能夠大幅降低產(chǎn)品的燒結(jié)溫度，有利于節(jié)約能源；碳酸氫鈉起到造孔劑的作用。本產(chǎn)品平均孔徑0.3～10um，孔隙率達(dá)到55～68%，配方科學(xué)合理，各成分相互作用，使得產(chǎn)品具有凈化空氣（甲醛去除氯達(dá)90%以上）、除菌（白色葡萄球菌的去除率高達(dá)99.97%）、抑菌、產(chǎn)生負(fù)離子多種功能，可用作空氣凈化器等環(huán)保領(lǐng)域。
以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋和說明，但并不因此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1
多功能微孔陶瓷催化劑，包括以下重量份數(shù)（公斤）的原料：粒徑80um的硅藻土9份、粒徑60um的莫來石粉16份、粒徑50um的硅灰石粉12份、粒徑120um的麥飯石粉11份、粒徑20um的二硼化鋯15份、二氧化鈦納米管（內(nèi)徑60nm，長(zhǎng)度500nm）5份、粒徑20um的氮化鋁4份、粒徑150um的竹炭粉10份、水溶性殼聚糖3份、碳酸氫鈉3份和適量水。
多功能微孔陶瓷催化劑由以下步驟制備得到：（1）將上述硅藻土、莫來石粉、硅灰石粉、麥飯石粉、二硼化鋯、氮化鋁、竹炭粉和碳酸氫鈉按照重量配比放入球磨機(jī)中，混合球磨3h，按照固液比為1︰0.6向其中加水，繼續(xù)球磨5h，得到原始漿料；
（2）取二氧化鈦納米管超聲分散于水中，超聲分散的時(shí)間為0.8h，配制成3.5wt%的二氧化鈦納米管水分散液，然后在1200rpm劇烈攪拌條件下緩慢加入水溶性殼聚糖，控制水溶性殼聚糖的加入速度，20min加完，然后繼續(xù)攪拌0.8h混合均勻，得到分散液；
（3）于600rpm攪拌條件下將上述原始漿料和分散液混合，攪拌1.2h，真空去泡3h，將去泡后的漿料注入模具中，蒸發(fā)水分，自動(dòng)晾干脫模，陳化4h，得到生坯；
（4）于真空條件下對(duì)生坯進(jìn)行燒結(jié)，以5℃/s的升溫速率，先升溫至300℃下焙燒7h，然后升溫至560℃焙燒3.5h；后通入氧氣，升溫至820℃焙燒2.5h；
（5）焙燒完成后得到成型的微孔陶瓷催化劑，冷卻，放入清水中超聲處理1.0h。
實(shí)施例2
多功能微孔陶瓷催化劑，包括以下重量份數(shù)（公斤）的原料：粒徑120um的硅藻土10份、粒徑100um的莫來石粉14份、粒徑80um的硅灰石粉14份、粒徑150um的麥飯石粉11份、粒徑30um的二硼化鈦13份、二氧化鈦納米管（內(nèi)徑50nm，長(zhǎng)度460nm）6份、粒徑35um的氮化鋁5份、粒徑130um的竹炭粉9份、水溶性殼聚糖2份、碳酸氫鈉3份和適量水。
多功能微孔陶瓷催化劑由以下步驟制備得到：（1）將上述硅藻土、莫來石粉、硅灰石粉、麥飯石粉、二硼化鈦、氮化鋁、竹炭粉和碳酸氫鈉按照重量配比放入球磨機(jī)中，混合球磨4h，按照固液比為1︰0.55向其中加水，繼續(xù)球磨5h，得到原始漿料；
（2）取二氧化鈦納米管超聲分散于水中，超聲分散的時(shí)間為1.0h，配制成4.0wt%的二氧化鈦納米管水分散液，然后在1200rpm劇烈攪拌條件下緩慢加入水溶性殼聚糖，控制水溶性殼聚糖的加入速度，25min加完，然后繼續(xù)攪拌0.6h混合均勻，得到分散液；
（3）于560rpm攪拌條件下將上述原始漿料和分散液混合，攪拌1.5h，真空去泡2.6h，將去泡后的漿料注入模具中，蒸發(fā)水分，自動(dòng)晾干脫模，陳化4h，得到生坯；
（4）于真空條件下對(duì)生坯進(jìn)行燒結(jié)，以5℃/s的升溫速率，先升溫至305℃下焙燒8h，然后升溫至560℃焙燒3.5h；后通入氧氣，升溫至820℃焙燒2.0h；
（5）焙燒完成后得到成型的微孔陶瓷催化劑，冷卻，放入清水中超聲處理1.0h。
將上述實(shí)施例1和實(shí)施例2的產(chǎn)品應(yīng)用于空氣凈化器中，由廣州工業(yè)微生物檢測(cè)中心對(duì)實(shí)施例1和實(shí)施例2產(chǎn)品在空氣凈化方面進(jìn)行檢測(cè)（檢測(cè)編號(hào)kj20170033），檢測(cè)結(jié)果：（1）甲醛去除率平均為90%；（2）白色葡萄球菌的平均去除率為99.96%；（3）距產(chǎn)品5cm處負(fù)離子濃度為1.85×107。
以上所述為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和本專利的實(shí)用性。