[發明專利]一種光催化自清潔水泥材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201810204800.3
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108455908B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 曹寶月;于艷;徐珊;李春;任有良;郭家林;周春生;張國春
• 申請（專利權）人: 商洛學院
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B18/12;C04B14/02;C02F1/30;B01D53/86;C02F101/30
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明涉及一種光催化自清潔水泥材料及其制備方法與應用，特別是涉及一種尾礦?氧化石墨烯?半導體光催化劑水泥基復合材料的制備方法。所述光催化自清潔水泥材料，由如下質量百分比的組份組成：尾礦50?80％；水泥18?50％；氧化石墨烯0.01?2％；半導體光催化劑0.5?5％；萘系高效減水劑0.1?0.4％。本發明所述光催化自清潔水泥材料中石墨烯基材料組份可以顯著改善尾礦復合型水泥材料的抗折強度和抗壓強度等力學性能，同時加入半導體光催化劑組份可賦予水泥基材料優異的光催化性能，應用于降解水體中的有機污染物、大氣中的氮氧化物、硫化物等。

技術領域

本發明涉及一種光催化自清潔水泥材料及其制備方法與應用，特別是涉及一種尾礦-氧化石墨烯-半導體光催化劑水泥基復合材料及其制備方法與應用，屬于光催化材料、水泥基功能復合材料和環境保護領域。

背景技術

隨著現代材料產業快速發展，礦山尾礦等工業固體廢棄物排量與日俱增，尾礦庫長期面臨山洪和泥石流威脅，危及下游人民群眾生命財產安全。尾礦作為配料用于生產硅酸鹽水泥和高標號水泥的技術日臻成熟，可直接應用于旋窯、立窯水泥的生產，尤其適合立窯水泥熟料的生產，不僅經濟效益顯著，還可為礦山和水泥企業帶來顯著的社會效益和環境效益。然而，由于水泥材料本身高脆性而引發裂縫和滲透等，導致水泥材料在使用過程中力學性能下降、使用壽命縮短。

相關研究表明，將石墨烯納米片層結構引入水泥基體中，能有效改善砂漿界面過渡區和其孔結構，從而使其獲得優異的力學性能和抗裂能力。呂生華課題組(呂生華，孫婷，馬宇娟，邱超超，丁懷，劉晶晶.納米氧化石墨烯對水泥復合材料中水化晶體結構的控制及增韌作用[J].Concrete,2013,11(289):001-006.)巧妙地利用納米氧化石墨烯超大比表面積和豐富的表面官能團，進而調控水泥材料水化產物的微觀結構，有效地改善水泥基復合材料的韌性、脆性裂縫等力學性能。

近年來，人類的生活環境污染狀況日益嚴重，其中，主要的污染物來源于汽車尾氣排放。現有的路面大多采用水泥鋪設而成，如果將光催化劑固載于水泥表面，應用于隧道墻面、人行道路等，可以直接利用太陽能實現自清潔，可以有效去除大氣環境中的有機污染物。李麗等(李麗，錢春香.南京長江三橋光催化功能性混凝土路去除汽車排放氮氧化物的研究[J].河南科技大學學報,自然科學版,2009,30(1):4952.)將納米TiO₂漿液噴灑在南京長江三橋橋北收費站廣場的混凝土路面，實驗結果表明負載TiO₂后的混凝土路面能夠有效處理汽車排放尾氣中氮氧化物。

雖然在混凝土路面噴灑TiO₂漿液等光催化劑能降低路表面空氣污染物濃度，但是仍存在以下問題：(1)水泥材料力學性能比較差；(2)催化降解效率低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光催化自清潔水泥材料及其制備方法與應用，解決現有技術中水泥材料力學性能比較差和催化降解效率低的技術問題。

本發明的實現過程如下：

一種光催化自清潔水泥材料，由如下質量百分比的組份組成：

尾礦 50-80％；

水泥 18-50％；

氧化石墨烯 0.01-2％；

半導體光催化劑 0.5-5％；

萘系高效減水劑 0.1-0.4％。

其中，所述尾礦為含鉬尾礦或含鐵尾礦。

所述半導體光催化劑為半導體雜多酸鹽、半導體金屬氧化物、半導體金屬氧化物的鹽或半導體硫化物中任意之一。

所述氧化石墨烯為未改性氧化石墨烯、表面改性氧化石墨烯或三維網絡結構氧化石墨烯中任意之一。