CN109111175A - 光催化水泥基材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光催化水泥基材料技术领域，提供一种光催化水泥基材料的制备方法，首先，制备水泥基体层；其次，制备光催化覆盖层，再将其涂覆于水泥基体层表面上得到光催化水泥复合体；最后，将光催化水泥复合体置于水中进行养护。光催化覆盖层中的水泥样本与水泥基体层中的水泥样本相同，因此，二者更易于结晶结合，即光催化水泥复合体的结构稳定性更高。将光催化水泥复合体静置于水中，能够加快光催化覆盖层中的水泥样本晶体和水泥基体层中水泥样本晶体的结合速率，进一步提高光催化水泥复合体的抗压强度。整个过程操作简单，而且无需使用额外粘结剂，成本更低，更加环保。

Description

光催化水泥基材料的制备方法
技术领域
本发明涉及光催化水泥基材料技术领域，尤其提供一种光催化水泥基材料的制备方法。
背景技术
随着资源开发与利用日益深入，产生的环境污染问题也日益严重，每年大约有300～400亿吨工业污染物倾倒到本已短缺的水资源中，大量有机污染物包括酚类、化肥、农药、洗涤剂和合成燃料排放到河流中，这不但严重污染了周围的土壤环境，而且直接危险到人类的生存，例如有机氯农药毒性大、迁移性强并且很难降解，通过地表径流和淋溶等途径进入饮用水中，进而对人体产生致癌作用。半导体光催化技术利用太阳能通过氧化还原反应降解有机污染物，特别是从废水中去除残留的染料，成为解决环境问题有效方法之一。
水泥基材料作为使用面积最广、使用量最大的土木工程材料之一，广泛应用于道路、墙体和容器建造等方面。近来的研究表明水泥硬化后在表面形成的微纳米孔隙，能够有效地吸附污染物，因此利用土木工程设施外层的水泥基材料作为光催化剂的载体，可以使光催化剂在最大程度上吸收太阳光能量，进而完成光催化降解过程。
目前，将光催化剂固定到上述建筑载体上的方法有内部掺入法以及表面涂覆法等。表面涂覆法将光催化剂应用于净浆、砂浆等的表面形成涂层，最大程度上发挥光催化剂的效用，但是该方法需要额外粘结剂一起使用。这样，工艺复杂，容易造成二次污染，而且，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光催化水泥基材料的制备方法，旨在解决的现有的制备方法操作复杂且成本高的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种光催化水泥基材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一，将水泥样本和水按质量比混合搅匀，并静置，制备得到水泥基体层；
步骤二，将光催化剂、所述水泥样本和水按质量比混合形成混合物，混合搅匀制备得到光催化覆盖层，再将所述光催化覆盖层涂覆于所述水泥基体层表面上得到光催化水泥复合体，并静置；
步骤三，将所述光催化水泥复合体置于水中进行养护。
具体地，所述水泥样本为矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥以及粉煤灰硅酸盐水泥中的一种或几种。
具体地，所述光催化剂为纳米二氧化钛、纳米氧化锌以及纳米硫化镉中的一种或几种。
具体地，在步骤一中，水与所述水泥样本的质量比为0.25～0.5。
具体地，在步骤一中，所述水泥基体层的静置时间为30～90min。
具体地，在步骤二中，所述光催化剂在所述混合物中的质量占比为0.1％～5％。
具体地，在步骤二中，所述光催化覆盖层的厚度范围为0.01mm～1mm。
具体地，在步骤二中，所述光催化水泥复合体的静置时间为1～3天。
具体地，在步骤三中，所述光催化水泥复合体在水中的养护时间为1～28天
本发明的有益效果：本发明的光催化水泥基材料的制备方法，首先，制备水泥基体层；其次，制备光催化覆盖层；其中，光催化覆盖层中的水泥样本与水泥基体层中的水泥样本相同，因此，二者更易于结晶结合，即光催化水泥复合体的结构稳定性更高。最后，将光催化水泥复合体静置于水中，能够加快光催化覆盖层中的水泥样本晶体和水泥基体层中水泥样本晶体的结合速率，进一步提高光催化水泥复合体的抗压强度。整个过程操作简单，而且无需使用额外粘结剂，成本更低，更加环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例作简单地介绍，显而易见地，下面描述中仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的光催化水泥基材料的制备方法的流程图；
图2为本发明实施例一制备的光催化水泥复合体对罗丹明B溶液的降解曲线；
图3为本发明实施例二制备的光催化水泥复合体对甲基橙溶液的降解曲线；
图4为本发明实施例三制备的光催化水泥复合体对甲基蓝溶液的降解曲线。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参考图1，本发明实施例提供的光催化水泥基材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将水泥样本和水按质量比混合搅匀，并静置，制备得到水泥基体层；
步骤二，将光催化剂、水泥样本和水按质量比混合形成混合物，混合搅匀制备得到光催化覆盖层，再将光催化覆盖层涂覆于水泥基体层表面上得到光催化水泥复合体，并静置；
步骤三，将光催化水泥复合体置于水中进行养护。
本发明实施例提供的光催化水泥基材料的制备方法，首先，制备水泥基体层；其次，制备光催化覆盖层；其中，光催化覆盖层中的水泥样本与水泥基体层中的水泥样本相同，因此，二者更易于结晶结合，即光催化水泥复合体的结构稳定性更高。最后，将光催化水泥复合体静置于水中，能够加快光催化覆盖层中的水泥样本晶体和水泥基体层中水泥样本晶体的结合速率，进一步提高光催化水泥复合体的抗压强度。整个过程操作简单，而且无需使用额外粘结剂，成本更低，更加环保。
实施例一
步骤一，将100g的矿渣硅酸盐水泥和25g的水混合搅匀，置于模具中，震实，静置45min，制备得到水泥基体层；
步骤二，将1.3157g的纳米二氧化钛、20g的矿渣硅酸盐水和5g的水混合摇匀后，制备得到光催化覆盖层，并将光催化覆盖层涂覆在水泥基体层的表面上，震实，得到光催化水泥复合体，并静置1天；
步骤三，将光催化水泥复合体置于水中进行养护7天后，取出。
光催化水泥复合体养护7天后的抗压强度为24.5MPa。光催化覆盖层的厚度为1mm。
图2为本发明实施例一制备的光催化水泥复合体对罗丹明B溶液的降解曲线。如图2所示，在光照条件下，浓度为10mg/L的罗丹明B溶液随时间的推移，逐渐被降解。
实施例二
步骤一，将100g的火山灰质硅酸盐水泥和50g的水混合搅匀，置于模具中，震实，静置90min，制备得到水泥基体层；
步骤二，将0.05g的纳米氧化锌、30g的火山灰质硅酸盐水泥和15g的水混合摇匀后，制备得到光催化覆盖层，并将光催化覆盖层涂覆在水泥基体层的表面上，震实，得到光催化水泥复合体，并静置2天；
步骤三，将光催化水泥复合体置于水中进行养护1天后，取出。
光催化水泥复合体养护1天后的抗压强度为8.45MPa。光催化覆盖层的厚度为0.01mm。
图3为本发明实施例二制备的光催化水泥复合体对甲基橙溶液的降解曲线。如图3所示，在光照条件下，浓度为15mg/L的甲基橙溶液随时间的推移，逐渐被降解。
实施例三
步骤一，将100g的粉煤灰硅酸盐水泥和30g的水混合搅匀，置于模具中，震实，静置30min，制备得到水泥基体层；
步骤二，将4.5g的纳米硫化镉、30g的粉煤灰硅酸盐水泥和4.5g的水混合摇匀后，制备得到光催化覆盖层，并将光催化覆盖层涂覆在水泥基体层的表面上，震实，得到光催化水泥复合体，并静置3天；
步骤三，将光催化水泥复合体置于水中进行养护25天后，取出。
光催化水泥复合体养护25天后的抗压强度为72.64MPa。光催化覆盖层的厚度为0.1mm。
图4为本发明实施例三制备的光催化水泥复合体对甲基蓝溶液的降解曲线。如图4所示，在光照条件下，浓度为20mg/L的甲基蓝溶液随时间的推移，逐渐被降解。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光催化水泥基材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
步骤一，将水泥样本和水按质量比混合搅匀，并静置，制备得到水泥基体层；
步骤二，将光催化剂、所述水泥样本和水按质量比混合形成混合物，混合搅匀制备得到光催化覆盖层，再将所述光催化覆盖层涂覆于所述水泥基体层表面上得到光催化水泥复合体，并静置；
步骤三，将所述光催化水泥复合体置于水中进行养护。
2.根据权利要求1所述的光催化水泥基材料的制备方法，其特征在于：所述水泥样本为矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥以及粉煤灰硅酸盐水泥中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的光催化水泥基材料的制备方法，其特征在于：所述光催化剂为纳米二氧化钛、纳米氧化锌以及纳米硫化镉中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的光催化水泥基材料的制备方法，其特征在于：在步骤一中，水与所述水泥样本的质量比为0.25～0.5。
5.根据权利要求2所述的光催化水泥基材料的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述水泥基体层的静置时间为30～90min。
6.根据权利要求1所述的光催化水泥基材料的制备方法，其特征在于：在步骤二中，所述光催化剂在所述混合物中的质量占比为0.1％～5％。
7.根据权利要求1所述的光催化水泥基材料的制备方法，其特征在于：在步骤二中，所述光催化覆盖层的厚度范围为0.01mm～1mm。
8.根据权利要求1所述的光催化水泥基材料的制备方法，其特征在于：在步骤二中，所述光催化水泥复合体的静置时间为1～3天。
9.根据权利要求1所述的光催化水泥基材料的制备方法，其特征在于：在步骤三中，所述光催化水泥复合体在水中的养护时间为1～28天。
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