CN101148353A - 能够产生负离子的粉体材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够产生负离子的粉体材料及其制备方法，该粉体材料于由以下重量百分比的成分组成：电气石材料20～70％，混合稀土材料或者氧化稀土材料20～60％，半导体催化材料5～20％，辅助激发材料4～15％。该粉体材料的制备方法具有以下步骤：①将电气石材料粉碎并焙烧；②将焙烧后的电气石材料加入研磨设备中进行超细粉碎；③研磨即将结束时，加入表面处理剂进行表面处理；④将其他材料研磨至粒径分布小于1μm；⑤将所有材料按配比投入到高速分散机中分散，过筛，干燥即得。本发明的粉体材料的负离子释放率可达到6000～10000个/cm3。

Description

能够产生负离子的粉体材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种能够产生负离子的粉体材料及其制备方法。
背景技术
在很长的历史时期，地球大气中的正负离子自动保持着平衡状态。近百年来，由于工业废弃物排放、垃圾焚烧、有毒化学成分、电磁辐射污染、细菌病毒的衍生物等已经成为正离子剧增、负离子锐减的元凶，采取适当的人工方法增加空气负离子的浓度，是改善地球环境和保护人类健康有效的补救措施。
人造负离子主要用高压静电场、高频电场、紫外线、放射线和水的撞击等方法使空气电离，产生负离子，目前主要是采用负离子发生器，电晕负离子发生器是在3000V以上的高压下，使空气电离而产生负离子。这种方法的最大缺点是，产生臭氧副产物，易诱发动脉硬化和癌症等。过高的负离子浓度对人体也有不良影响。同时也存在消耗电能、实效性差的缺点。
电气石最早发现于斯里兰卡，当时被视为与钻石、红宝石一样珍贵的宝石。人们注意到这种宝石在受热的情况下会带上电荷，即为我们现在所说的热释电效应，因此得名电气石。电气石由于在c轴上的不对称，电子运转使得本身有电极产生，即永久地在一端产生“正电极”，在另一端产生“负电极”。正电极可以吸收负离子，并通过电气石自身把电荷“输送”到负电极，这些电荷产生的负离子和负电极自身产生的负离子释放出来，源源不断地从晶体外沿着电力线飞到正电极，形成了循环不息的电场。但是单纯的电气石粉体负离子释放能力是很弱的，释放负离子的浓度还不足以消除人们生存环境的污染。为了提高负离子释放量，一般都在电气石粉体中添加各种负离子添加剂。
中国专利CN1179754C公开了一种能高效产生空气负离子的电气石复合粉体及其制备方法，该复合粉体的成分为极性矿物电气石，稀土复合盐或稀土氧化物以及光催化半导体材料。该复合粉体的制备方法是将极性矿物电气石经过使粒径小于10微米的超细粉碎后，表面经过热处理或者酸碱处理，再与稀土复合盐或稀土氧化物以及光催化半导体材料混合。不过复合粉体产生的空气离子浓度只有1000～1200个/cm3。
中国专利CN1765802A公开了一种超细高效负离子粉体材料及其制备方法，该粉体材料包括天然负离子释放材料，激发材料和能量传递材料。该粉体材料的制备方法是将天然负离子释放材料和激发材料直接机械粉碎后与能量传递材料直接加入到球磨机中研磨，随后加水配成浆料，添加分散剂后再研磨，干燥，再次研磨得到。该复合粉体产生的空气离子浓度也只有2000个/cm3左右。
发明内容
本发明的目的在于提供一种负离子释放率高的能够产生负离子的粉体材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种能够产生负离子的粉体材料，其特征在于由以下重量百分比的成分组成：电气石材料20～70％，混合稀土材料或者氧化稀土材料20～60％，半导体催化材料5～20％，辅助激发材料4～15％。
所述电气石材料的粒径分布为100～600nm，其余材料的粒径分布均小于1μm。
所述电气石材料为锰电气石、锂电气石、镁电气石以及铁电气石中的一种或者两种。所述混合稀土材料为磷酸铈、磷酸镧、磷酸铌以及磷酸铽中的一种或者两种。所述氧化稀土材料为氧化铈、氧化镧、氧化铌以及氧化铒中的一种或者两种。所述半导体催化材料为二氧化钛、氧化锌、氧化银、五氧化二钒、三氧化二硼以及氧化锡中的一种或者两种。所述辅助激发材料为蛋白石、奇冰石、白碳黑、磁性氧化铁以及石榴石中的一种或者两种。
一种能够产生负离子的粉体材料的制备方法，具有以下步骤：①将电气石材料粉碎至100～500目，并在400～600℃下焙烧0.5～2h；②将步骤①焙烧后的电气石材料加入研磨设备中进行超细粉碎，直至粒径分布为100～600nm；③研磨即将结束时，加入表面处理剂进行表面处理；④将混合稀土材料或者氧化稀土材料、半导体催化材料以及辅助激发材料研磨至粒径分布小于1μm；⑤将步骤③和步骤④的材料按配比投入到高速分散机中分散，过筛，干燥即得。
上述步骤②中所述的电气石材料的粒径分布为200～400nm。
上述步骤③中所述的表面处理剂为氧化亚锡、草酸、六偏磷酸钠以及聚丙烯酸中的一种或者两种。
本发明具有的积极效果：(1)本发明利用辅助激发材料的表面羟基化和吸附水的特性提供了负离子赖以产生的原始条件，也就是说电气石粒子在环境湿度很低的情况下，可以电解辅助激发材料的吸附水来达到释放负离子的目的，而这些辅助激发材料在湿度较高的时候，还能重新对空气中的水分子进行吸附，因此能够保证负离子释放率的相对稳定；永磁性提供的磁场，通过影响电子的运转，增强了电气石的电场，大大提高了电气石粒子对水分子的电解几率，使羟基负离子H3O2 -和水合羟基负离子OH-(H2O)n的数量增加，提高了空气负离子的释放能力；(2)本发明将电气石研磨至纳米级，使其具有更高的能量，特别是在压电效应和热释电效应的作用下，即使空气中温度和压力微小的变化都可以引起电气石晶体微粒之间的电势差，这种很高的静电压(106～109ev)足以使空气中的氧分子或者水分子发生电离，被击中的电子附着于临近的分子并使它转化为空气负离子。(3)本发明的其他材料也都研磨至纳米级，利用纳米材料的特殊效应(比表面效应、小尺寸效应、宏观量子效应)来提高电气石对水分子的电解能力，从而提高材料释放负离子的能力，增加空气负离子。(4)本发明的粉体材料的负离子释放率可达到6000～10000个/cm3，大大高于已有专利的释放率。(5)本发明的粉体材料可以应用于内墙装饰材料、地板、陶瓷、水处理造粒等领域。在建材上的应用，可以建材为媒介，释放出对人体有益的负离子，并降解和祛除室内的空气污染；在水处理的应用，可以达到祛除水中的氯含量，并通过材料自身表面的羟基化，使处理过的水的pH值与人体内环境的酸碱度相近，利用自身高的红外线释放率(≥0.90)，使得大的分子团间的氢键断裂，形成利于人体直接吸收的小的水分子团。此外，还可以用于塑料、农业、牧业、化妆品、纺织等领域。
具体实施方式
(实施例1)
本实施例的能够产生负离子的粉体材料的成分及其重量百分比如下：镁电气石30％，磷酸镧20％，磷酸铈30％，二氧化钛10％，氧化锌5％，奇冰石5％。
本实施例的粉体材料的制备过程如下：
①将镁电气石材料用气流磨粉碎至300目，并置于500℃的马弗炉中焙烧1h；
②将步骤①焙烧后的镁电气石材料加入研磨设备中进行超细粉碎，通过水力分级的方式，控制粉体粒径分布在200～400nm；
③研磨即将结束时，加入氯化亚锡和草酸进行表面处理；
④将磷酸铈、磷酸镧、二氧化钛、氧化锌以及奇冰石研磨至粒径分布小于1μm；
⑤将步骤③和步骤④得到的材料按配比投入到高速分散机中分散30分钟，导入研磨设备中充分研磨60分钟，再过500目震动筛，最后干燥即得粉体材料。
取本实施例制备的粉体材料500g置于1的密封箱中，粉体材料均匀摊开，密闭24h，用美国Alphalab公司生产的AIC-1000每隔1h检测一次，每次取20个数据，求得各数据的平均值作为最终检测结果；测试结果见表3。
(实施例2至实施例4)
其余与实施例1相同，不同之处在于粉体材料的成分及其重量百分比(见表1)，制备工艺参数(见表2)，检测结果(见表3)。
对比例1
本对比例为用中国专利CN1765802A的实施例2的成分和制备方法制备的粉体材料及其测试结果，见表3。
对比例2
本对比例为用中国专利CN1179754C的实施例2的成分和制备方法制备的粉体材料及其测试结果，见表3。
表1
实施例 1  2  3  4
电气石(％) 镁电气石30 锂电气石40 镁电气石50 镁电气石60
稀土材料(％) 磷酸镧20、磷酸铈30 氧化铈30 氧化镧30 磷酸铈20
半导体(％) 二氧化钛10、氧化锌5 氧化锌10 二氧化钛5、氧化银5 二氧化钛5
辅助激发材料(％) 奇冰石5 蛋白石20 氧化铁4、石榴石6 蛋白石15
表2
实施例 1  2  3  4
焙烧温度(℃) 500  400  600  500
焙烧时间(h) 1  2  0.5  1.5
电气石粒径分布(nm) 200～400  100～300  400～600  200～400
表面处理剂 氯化亚锡和草酸  六偏磷酸钠  聚丙烯酸和草酸  氯化亚锡
表3
序号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2
负离子浓度(个/cm3) 9240  8318  8527  7846  2049  1200
由表3可以看出，本发明的粉体材料的负离子释放率大大高于对比例1和对比例2的粉体材料，主要是由于本发明中加入了奇冰石等辅助激发材料，并且电气石材料的粒径分布在100～600nm。
应用例1
将上述实施例1制备的粉体材料，按照1％的比例添加至市售的立邦漆中，采用同样的测试方法，测得负离子浓度净增1032个/cm3。
应用例2
将上述实施例1制备的粉体材料，按照5％的比例添加到三聚氰胺甲醛树脂中，分散均匀，由江苏某地板厂在浸渍设备的涂布段均匀的涂布于耐磨纸的表面。经检测负离子浓度净增量达到1368个/cm3。
应用例3
将上述实施例1制备的粉体材料，按照10％的添加量添加到紫砂坯料中，成品检测负离子浓度净增量为630个/cm3，并且泡制的水口味甘甜。

Claims (10)

1.一种能够产生负离子的粉体材料，其特征在于由以下重量百分比的成分组成：电气石材料20～70％，混合稀土材料或者氧化稀土材料20～60％，半导体催化材料5～20％，辅助激发材料4～15％。
2.根据权利要求1所述的能够产生负离子的粉体材料，其特征在于：所述电气石材料的粒径分布为100～600nm，其余材料的粒径分布均小于1μm。
3.根据权利要求1所述的能够产生负离子的粉体材料，其特征在于：所述电气石材料为锰电气石、锂电气石、镁电气石以及铁电气石中的一种或者两种。
4.根据权利要求1所述的能够产生负离子的粉体材料，其特征在于：所述混合稀土材料为磷酸铈、磷酸镧、磷酸铌以及磷酸铽中的一种或者两种。
5.根据权利要求1所述的能够产生负离子的粉体材料，其特征在于：所述氧化稀土材料为氧化铈、氧化镧、氧化铌以及氧化铒中的一种或者两种。
6.根据权利要求1所述的能够产生负离子的粉体材料，其特征在于：所述半导体催化材料为二氧化钛、氧化锌、氧化银、五氧化二钒、三氧化二硼以及氧化锡中的一种或者两种。
7.根据权利要求1所述的能够产生负离子的粉体材料，其特征在于：所述辅助激发材料为蛋白石、奇冰石、白碳黑、磁性氧化铁以及石榴石中的一种或者两种。
8.一种权利要求1至7之一所述的能够产生负离子的粉体材料的制备方法，其特征在于具有以下步骤：
①将电气石材料粉碎至100～500目，并在400～600℃下焙烧0.5～2h；
②将步骤①焙烧后的电气石材料加入研磨设备中进行超细粉碎，直至粒径分布为100～600nm；
③研磨即将结束时，加入表面处理剂进行表面处理；
④将混合稀土材料或者氧化稀土材料、半导体催化材料以及辅助激发材料研磨至粒径分布小于1μm；
⑤将步骤③和步骤④的材料按配比投入到高速分散机中分散，过筛，干燥即得。
9.根据权利要求8所述的能够产生负离子的粉体材料的制备方法，其特征在于：步骤②中所述的电气石材料的粒径分布为200～400nm。
10.根据权利要求8所述的能够产生负离子的粉体材料的制备方法，其特征在于：步骤③中所述的表面处理剂为氧化亚锡、草酸、六偏磷酸钠以及聚丙烯酸中的一种或者两种。
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