本发明属于装饰材料领域，具体涉及一种环保硅藻泥及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，大量使用美化、装饰材料，导致大量的化学品在室内使用，造成了室内空气污染。常见的室内污染物有甲醛、苯、氨等挥发性气体污染物、生物污染物以及颗粒物等，甲醛主要来自于夹板、密度板、各种人造板材及其制造的家具大量使用的粘合剂的产品里，是一种无色，有强烈刺激性气味的有害气体，易溶于水、醇和醚。世界卫生组织认定甲醛为致癌和致畸形物质，对人体健康的危害可归纳为刺激作用、毒性作用和致癌作用，在这种情况下，室内空气净化技术越来越受到重视。
目前，室内空气的净化技术主要有过滤、吸附、负离子、静电、光催化、紫外线杀菌、臭氧等空气净化方法。其中吸附净化法是采用最早，且至今仍是最广泛的一种空气净化技术，吸附法是利用活性炭、分子筛、硅胶、活性氧化铝等具有吸附能力的物质，吸附污染物来达到净化室内空气的目的。
活性炭吸附由于吸附量有限，难以快速、高效去除有害物，制约着进一步发展。近年来，硅藻泥以其特有的吸附性，成为新兴的吸附净化材料。硅藻泥作为室内建筑、装饰材料，通常通过直接混合的方式来制备硅藻泥涂料，但是这种方式制备的硅藻泥在应用中，会遇到吸附饱和性和微孔堵塞等问题，故通常采用加入纳米二氧化钛等光催化剂来制备负载了光催化剂的复合材料。但是这种负载了二氧化钛等光催化剂的复合材料也存在以下问题：（1）负载纳米二氧化钛的硅藻泥对纳米二氧化钛的吸附力不强，导致在一定条件下纳米二氧化钛会溢出，溢出的纳米二氧化钛会通过肺直接进入人体血液，对人体造成伤害；（2）硅藻泥的微孔较小易堵塞，且对甲醛等污染物吸附量有限，吸附效率慢；（3）硅藻泥不透光，导致硅藻泥内部光照不足，光能利用率差，光催化效率不佳，对甲醛的分解速度慢；（4）纳米二氧化钛对光谱的响应范围较窄，故分解甲醛的作用受光照影响大。
例如，公开号为cn106609110a的中国发明专利，公开了一种分解甲醛的硅藻泥涂料，该涂料虽然对甲醛有一定分解作用，但是对甲醛的吸附作用较差，且对甲醛分解效率较低，且受光照影响较大。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种环保硅藻泥及其制备方法，本发明制备的硅藻泥光能利用率高，催化效果好，对甲醛的分解速度快，且分解甲醛的效果光照影响较低。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种环保硅藻泥，由如下重量份的原料组成：改性精硅藻土60-80份、纳米二氧化钛溶胶10-20份、粘土6-8份、凹凸棒土8-10份、高岭土10-12份和水20-30份。
优选地，所述水为去离子水。
优选地，所述纳米二氧化钛溶胶是以钛的无机盐为原料，经水解和缩聚得到。
优选地，所述改性精硅藻土通过如下制备步骤组成：
（1）硅藻土提纯：向反应釜中加入重量份为10-15份的硅藻土、15-20份的蒸馏水、0.3-0.5份的稀酸液，密封后放入干燥箱中，在170-180℃的条件下反应180-200min，冷却后取出放入搅拌器中，加入重量份为50-60份的蒸馏水，设置搅拌转速为80-100r/min，搅拌60-80min，然后抽滤，并洗涤3次，转移至烘干机中，在100℃条件下烘干60-80min，转移至煅烧炉中，煅烧80-100min，煅烧结束后自然冷却，即得到精硅藻土；
（2）精硅藻土的改性：将步骤（1）制备的精硅藻土加入到重量份为15-20份的小苏打的水溶液中，使小苏打溶液进入硅藻土的微孔中，然后加入重量份为10-12份的液体玻璃溶液进行浸渍，一段时间后进行过滤，然后加热烘干，即得改性精硅藻土。
优选地，改性精硅藻土的制备步骤（1）中所述稀酸液为稀盐酸、稀硫酸或稀硝酸中的一种。
所述环保硅藻泥的制备方法，由以下制备步骤组成：
（1）将改性精硅藻土加入纳米二氧化钛溶胶中浸渍，浸渍后进行过滤、烘干及煅烧，制得负载二氧化钛的改性精硅藻土；
（2）将负载二氧化钛的改性精硅藻土与粘土、凹凸棒土、高岭土和水混合均匀，加入高速搅拌机中，搅拌机转速设置为180-200r/min，加热至50-55℃，搅拌60-80min，得到混合物a；
（3）将混合物a置于可溶性铈盐溶液中并调节溶液的ph为碱性，之后将混合液置于240-280℃下灼烧2-3h，得到混合物b；再将混合物b置于可溶性铟盐溶液中并调节溶液的ph为碱性，之后将混合液置于240-280℃下灼烧2-3h，即得环保硅藻泥。
优选地，步骤（1）中所述浸渍时间为40-60min，所述烘干温度为100-105℃，所述煅烧温度为1100-1200℃。
优选地，步骤（3）中采用浓度为0.01-1.0mol/l的氢氧化钠调节溶液的ph至碱性。
优选地，步骤（3）中所述可溶性铈盐溶液为浓度为0.1-1mol/l的氯化铈溶液或硝酸铈溶液。
优选地，步骤（3）中所述可溶性铟盐溶液为浓度为0.1-1mol/l氯化铟溶液或硝酸铟溶液。
本发明具有如下有益效果：
（1）本发明的制备过程对原硅藻土进行提纯，原硅藻土中除了含有硅藻体之外，还包含很多包裹在硅藻体表面和空隙中的有机杂质，这些有机杂质在高温煅烧的条件下氧化分解脱除，使得硅藻土的纯度提升，从而增加了硅藻土的吸附性能。
（2）本发明的制备过程中利用液态玻璃在精硅藻土的微孔及表面包覆一层具有反光的薄膜，增加精硅藻土微孔对光线的反射效率，提高微孔内的光照强度，提高光催化剂的催化效率，加快了甲醛的分解速度；并且加入的小苏打加热产生气体，有效的防止液态玻璃堵塞精硅藻土的微孔。
（3）本发明的制备过程中将氧化铈和氧化铈负载在硅藻泥表面和内部微孔中，氧化铈可以吸收太阳光中的紫外光，氧化铟可以吸收太阳光中的可见光，故本发明的硅藻泥对光能利用率高，硅藻泥分解甲醛的过程受光照影响较小，提升了硅藻泥分解甲醛的效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例的环保硅藻泥，由如下重量份的原料组成：改性精硅藻土60份、纳米二氧化钛溶胶10份、粘土6份、凹凸棒土8份、高岭土10份和去离子水25份。
本实施例的改性精硅藻土通过如下制备步骤组成：
（1）硅藻土提纯：向反应釜中加入重量份为10份的硅藻土、15份的蒸馏水、0.3份的稀盐酸，密封后放入干燥箱中，在170℃的条件下反应180min，冷却后取出放入搅拌器中，加入重量份为50份的蒸馏水，设置搅拌转速为80r/min，搅拌60min，然后抽滤，并洗涤3次，转移至烘干机中，在100℃条件下烘干60min，转移至煅烧炉中，煅烧80min，煅烧结束后自然冷却，即得到精硅藻土；
（2）精硅藻土的改性：将步骤（1）制备的精硅藻土加入到重量份为15份的小苏打的水溶液中，使小苏打溶液进入硅藻土的微孔中，然后加入重量份为10份的液体玻璃溶液进行浸渍，一段时间后进行过滤，然后加热烘干，即得改性精硅藻土。
本实施例的纳米二氧化钛溶胶是以钛的无机盐为原料，经水解和缩聚得到。
本实施例环保硅藻泥的制备方法，其特征在于，由以下制备步骤组成：
（1）将改性精硅藻土加入纳米二氧化钛溶胶中浸渍40min，浸渍后过滤、在100℃条件下进行烘干并在1100℃煅烧，制得负载二氧化钛的改性精硅藻土；
（2）将负载二氧化钛的改性精硅藻土与粘土、凹凸棒土、高岭土和去离子水水混合均匀，加入高速搅拌机中，搅拌机转速设置为180r/min，加热至50℃，搅拌60min，得到混合物a；
（3）将混合物a置于浓度为0.1mol/l的氯化铈溶液中并采用浓度为0.01mol/l的氢氧化钠调节溶液的ph为碱性，之后将混合液置于240℃下灼烧2h，得到混合物b；再将混合物b置于浓度为0.1mol/l氯化铟溶液中并用浓度为0.01mol/l的氢氧化钠调节溶液的ph为碱性，之后将混合液置于240℃下灼烧2h，即得环保硅藻泥。
实施例2
本实施例的环保硅藻泥，由如下重量份的原料组成：改性精硅藻土70份、纳米二氧化钛溶胶15份、粘土7份、凹凸棒土9份、高岭土11份和去离子水25份。
本实施例的改性精硅藻土通过如下制备步骤组成：
（1）硅藻土提纯：向反应釜中加入重量份为12份的硅藻土、18份的蒸馏水、0.4份的稀硫酸，密封后放入干燥箱中，在175℃的条件下反应190min，冷却后取出放入搅拌器中，加入重量份为55份的蒸馏水，设置搅拌转速为90r/min，搅拌70min，然后抽滤，并洗涤3次，转移至烘干机中，在100℃条件下烘干70min，转移至煅烧炉中，煅烧90min，煅烧结束后自然冷却，即得到精硅藻土；
（2）精硅藻土的改性：将步骤（1）制备的精硅藻土加入到重量份为18份的小苏打的水溶液中，使小苏打溶液进入硅藻土的微孔中，然后加入重量份为11份的液体玻璃溶液进行浸渍，一段时间后进行过滤，然后加热烘干，即得改性精硅藻土。
本实施例的纳米二氧化钛溶胶是以钛的无机盐为原料，经水解和缩聚得到。
本实施例环保硅藻泥的制备方法，由以下制备步骤组成：
（1）将改性精硅藻土加入纳米二氧化钛溶胶中浸渍50min，浸渍后进行过滤、在102℃条件下进行烘干并在1150℃条件下进行煅烧，制得负载二氧化钛的改性精硅藻土；
（2）将负载二氧化钛的改性精硅藻土与粘土、凹凸棒土、高岭土和去离子水混合均匀，加入高速搅拌机中，搅拌机转速设置为190r/min，加热至52℃，搅拌70min，得到混合物a；
（3）将混合物a置于浓度为0.5mol/l的硝酸铈溶液中并采用浓度为0.5mol/l的氢氧化钠调节溶液的ph为碱性，之后将混合液置于260℃下灼烧150min，得到混合物b；再将混合物b置于浓度为0.5mol/l的硝酸铟溶液中并采用浓度为0.5mol/l的氢氧化钠调节溶液的ph为碱性，之后将混合液置于260℃下灼烧150min，即得环保硅藻泥。
实施例3
本发明的环保硅藻泥，由如下重量份的原料组成：改性精硅藻土80份、纳米二氧化钛溶胶20份、粘土8份、凹凸棒土10份、高岭土12份和去离子水25份。
本实施例的改性精硅藻土通过如下制备步骤组成：
（1）硅藻土提纯：向反应釜中加入重量份为15份的硅藻土、20份的蒸馏水、0.5份的稀硝酸，密封后放入干燥箱中，在180℃的条件下反应200min，冷却后取出放入搅拌器中，加入重量份为60份的蒸馏水，设置搅拌转速为100r/min，搅拌80min，然后抽滤，并洗涤3次，转移至烘干机中，在100℃条件下烘干80min，转移至煅烧炉中，煅烧100min，煅烧结束后自然冷却，即得到精硅藻土；
（2）精硅藻土的改性：将步骤（1）制备的精硅藻土加入到重量份为20份的小苏打的水溶液中，使小苏打溶液进入硅藻土的微孔中，然后加入重量份为12份的液体玻璃溶液进行浸渍，一段时间后进行过滤，然后加热烘干，即得改性精硅藻土。
本实施例所述纳米二氧化钛溶胶是以钛的无机盐为原料，经水解和缩聚得到。
本实施例环保硅藻泥的制备方法，由以下制备步骤组成：
（1）将改性精硅藻土加入纳米二氧化钛溶胶中浸渍60min，浸渍后进行过滤、在105℃条件下进行烘干并在1200℃条件下进行煅烧，制得负载二氧化钛的改性精硅藻土；
（2）将负载二氧化钛的改性精硅藻土与粘土、凹凸棒土、高岭土和去离子水混合均匀，加入高速搅拌机中，搅拌机转速设置为200r/min，加热至55℃，搅拌80min，得到混合物a；
（3）将混合物a置于浓度为1mol/l的氯化铈溶液中并采用浓度为1.0mol/l的氢氧化钠调节溶液的ph为碱性，之后将混合液置于280℃下灼烧3h，得到混合物b；再将混合物b置于浓度为1mol/l的氯化铟溶液中并采用浓度为1.0mol/l的氢氧化钠调节溶液的ph为碱性，之后将混合液置于280℃下灼烧3h，即得环保硅藻泥。
将实施例1、实施例2和实施例3制备的硅藻泥分别置于甲醛测试室内，并将公开号为cn106609110a的中国发明专利公开的硅藻泥涂料作为对照组也置于甲醛测试室内，12h之后，分别取出涂料，称量剩余甲醛重量，并计算12h内涂料对甲醛的吸附速度，再对涂料进行加热，除去仅吸附但未分解的甲醛气体，称量材料的失重，并计算12h内涂料对甲醛的分解速度，所得数据如表1。
将实施例1、实施例2和实施例3制备的硅藻泥分别置于甲醛测试室内，并将公开号为cn106609110a的中国发明专利公开的硅藻泥涂料作为对照组也置于甲醛测试室内，24h之后，分别取出涂料，称量剩余甲醛重量，并计算24h内涂料对甲醛的吸附速度，再对涂料进行加热，除去仅吸附但未分解的甲醛气体，称量材料的失重，并计算24h内涂料对甲醛的分解速度，所得数据如表1。
表1
从表1数据可以看出，实施例1、实施例2和实施例3相比对照组，对甲醛的平均吸附速度提高了30%左右，对甲醛的分解速度提高了35%左右，本发明制备的环保硅藻泥相比于对照组采用现有技术的硅藻泥，在对甲醛的吸附速度和分解速度上都有明显优势。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。