[發明專利]一種具有光催化作用的人工粗骨料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110056394.2
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112551992B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 楊政險;盧林;黃夢崖;徐建坤
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B22/00;B01J27/25;B01J35/10
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 俞舟舟;蔡學俊

本發明涉及一種具有光催化作用的人工粗骨料及其制備方法，所述人工粗骨料按重量份的原料配比為：水泥8~12份、機制砂15~45份、玄武巖纖維0.1~0.35份、硼碳氮0.007~0.021份、納米蒙脫土0.007~0.018份、去離子水4~6.5份、隔離粉1.5~5份；本發明人工粗骨料中納米光催化材料的抗沖刷和抗磨損性能較直接摻入混凝土中的納米光催化材料更好，保證了光催化混凝土除污性能的耐久和穩定；采用納米蒙脫土在機制砂表面形成一層潤滑膜，增加材料拌合過程中的流動性，對光催化混凝土的推廣及應用起到了積極的促進作用。

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，特別涉及一種具有光催化作用的人工粗骨料及其制備方法。

背景技術

骨料是砂漿或混凝土中起骨架和填充作用的粒狀材料，是制備砂漿或混凝土必需的建筑材料之一。骨料一般分為細骨料和粗骨料兩類。細骨料一般采用河砂和湖砂等，粗骨料一般采用碎石和卵石等。光催化混凝土是在制備混凝土的過程中摻入納米光催化材料，在太陽光作用下實現污染物降解的一種復合材料。光催化混凝土的應用效果受納米光催化材料的性質、與光源的接觸面積以及混凝土中各材料間復合效果等因素的影響。目前，混凝土中常用的納米光催化材料是二氧化鈦和石墨相氮化碳等，常見的應用方式是將納米光催化材料直接摻和在混凝土中、涂覆在混凝土的表面或物理吸附在集料的表面，雖然可以取得一定的效果，但依然存在著諸多問題：

（1）若只在混凝土中摻入納米光催化材料，顯著阻礙了混凝土中納米光催化材料受光面積的提升，從而限制光催化降解污染物能力的提升，不利于光催化混凝土的規模化推廣及應用。

（2）物理吸附的方式主要是通過在輕質骨料的表面和孔隙中附著納米光催化材料，而輕質骨料表面的納米光催化材料容易流失；輕質骨料內部附著的納米光催化材料較少且分布不均勻，嚴重影響光催化混凝土的除污性能。將納米光催化材料涂覆在混凝土的表面，雖然具有較好的光催化效果，但納米光催化材料易從混凝土表面剝落；為維持光催化性能的穩定，需要隔時反復的涂覆，導致后期維護成本較高。

（3）由于受材料自身禁帶寬度的限制，二氧化鈦的光催化主要依賴于紫外線，而紫外線約占太陽光的4.5%；石墨相氮化碳無光催化性能或主要依賴太陽光譜中藍紫光發生光催化反應，兩者對太陽光的利用率均較低；二氧化鈦和石墨相氮化碳的比表面積均較小，光生電子和空穴容易復合，光催化效果較差。

因此，為了提高混凝土中納米光催化材料的受光面積及光催化降解污染物的效率，設計一種具有光催化作用的人工粗骨料及其制備方法，對光催化混凝土的應用及推廣具有重要的意義。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種具有光催化作用的人工粗骨料及其制備方法，可顯著提升光催化混凝土的降污效果，對光催化混凝土的推廣及應用起到了積極的促進作用。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種具有光催化作用的人工粗骨料，所述人工粗骨料按重量份的原料配比包括：水泥8~12份、機制砂15~45份、玄武巖纖維0.1~0.35份、硼碳氮0.007~0.021份、納米蒙脫土0.007~0.018份、去離子水4~6.5份、隔離粉1.5~5份。

所述硼碳氮是對h-BN進行碳摻雜后得到的光催化劑，具體方法是采用硼源2重量份、碳源2~7重量份，尿素2~4重量份，在氨氣氣氛下1250℃條件制備得到；所述硼源為氧化硼或硼酸；所述碳源為葡萄糖或蔗糖或果糖。

所述隔離粉按重量份的原料配比為：水泥0.5~1.5份、熟石灰1~2份、礦粉0.5~1份。

一種具有光催化作用的人工粗骨料的制備方法，按如下步驟進行：