[發明專利]一種電氣石與光催化半導體復合水凝膠及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910209276.3
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN109876741A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 陳紅婷;王偉
• 申請（專利權）人: 北京中船經濟技術開發有限公司;陳紅婷
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00;B01J31/38;B01D53/86;B01D49/00;B01D53/72
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;王丹

本發明涉及一種電氣石與光催化半導體復合水凝膠及其制備方法和應用，屬于復合材料技術領域。所述電氣石與光催化半導體復合水凝膠由電氣石粉、納米二氧化鈦粉和聚乙烯醇水溶液組成，其中,所述電氣石粉和納米二氧化鈦粉的用量占電氣石粉、納米二氧化鈦粉和聚乙烯醇水溶液三者總重量的百分比不超過20％,所述電氣石粉和納米二氧化鈦粉所用重量比為2:1。本發明制備的電氣石與光催化半導體復合水凝膠,顯微鏡下呈現出三維網絡結構，吸光性能良好，具備一定的力學性能，可以獨立使用去除污染物，也可以附在其它基材上使用，尤其可以配合空凈產品使用，提高空氣凈化效果，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及一種電氣石與光催化半導體復合水凝膠及其制備方法和應用,屬于復合材料技術領域。

背景技術

隨著近些年甲醛污染事件、水污染事件的頻發，環保成為人們越來越關注的話題。半導體光催化材料由于可以催化甲醛等污染物的分解而具有廣闊的開發前景。其中又以納米二氧化鈦為最有潛力的光催化材料，但是，納米二氧化鈦是一種寬帶隙半導體，只能被紫外光激發；另外，激發后的電子很容易與空穴復合，使得納米二氧化鈦在可見光下的光催化活性較低。研究表明，電氣石粉體具有自發極化特性，其極化產生的氫離子可以作為電子捕捉劑有效捕捉電子，抑制電子與空穴的再結合。因此，電氣石粉與納米二氧化鈦等光催化半導體材料的復合應用前景廣闊。

目前現有技術將二者做成復合粉體以及涂料，但前者使用過程中容易團聚，后者制作工藝復雜、常有有機溶劑的存在，污染環境。

發明內容

本發明為了解決上述技術問題，提供一種電氣石與光催化半導體復合水凝膠及其制備方法和應用。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種電氣石與光催化半導體復合水凝膠，由電氣石粉、納米二氧化鈦粉和聚乙烯醇水溶液組成，其中,所述電氣石粉和納米二氧化鈦粉的用量占電氣石粉、納米二氧化鈦粉和聚乙烯醇水溶液三者總重量的百分比不超過20％,所述電氣石粉和納米二氧化鈦粉所用重量比為2:1。

本發明電氣石與光催化半導體復合水凝膠的有益效果是：

本發明以電氣石粉、納米二氧化鈦粉和聚乙烯醇為原料，在電氣石的存在下，納米二氧化鈦的光催化效率大大提高。

本發明制備的電氣石與光催化半導體復合水凝膠,顯微鏡下呈現出三維網絡結構，吸光性能良好，具備一定的力學性能，可以獨立使用去除污染物，也可以附在其它基材上使用，尤其可以配合空凈產品使用，提高空氣凈化效果，應用前景廣闊。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇與去離子水的質量比為10:90，所述聚乙烯醇的聚合度為1600±50。

采用上述進一步方案的有益效果是制備的電氣石與光催化半導體復合水凝膠即不會出現大的顆粒缺陷，又使產品性能比較合適。

進一步，所述納米二氧化鈦粉為金紅石型納米二氧化鈦。

進一步，所述電氣石粉的粒徑大于2000目。

采用上述進一步方案的有益效果是粒徑越細越有利于分散。

進一步，所述電氣石粉和納米二氧化鈦粉的用量占電氣石粉、納米二氧化鈦粉和聚乙烯醇水溶液三者總重量的5％-10％。

本法明還提供一種電氣石與光催化半導體復合水凝膠的制備方法，包括：

1)取電氣石粉與納米二氧化鈦粉，混合后200-300℃高溫預處理1h，促進表面分子活性；

2)取聚乙烯醇，加入去離子水制備聚乙烯醇水溶液，玻璃棒攪拌均勻，再放在高速分散機下攪拌，攪拌同時加入1)處理后的電氣石粉和納米二氧化鈦粉，持續攪拌30min，得混合液；