本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种光催化水泥砂浆及其制备方法。
背景技术：
自进入21世纪以来，不断加速的经济发展产生了一系列环境污染问题，例如光化学烟雾、粉尘污染等，给人类生存和发展带来严重威胁。尤其是氮氧化物、硫氧化物等产生的酸雨，严重危害人类及动植物的生命健康。从基础设施建设使用最多的混凝土材料入手，在传统材料的基础上研发环境友好型绿色建材，如以混凝土材料为载体，掺入一定量的光催化材料而使混凝土具有光催化功能，可将大量存在的有害物质如小分子氮氧化物以及有机污染物如汽车尾气中燃烧不完全的物质反应或降解，转换为环境安全物质，起到空气净化的作用。
纳米TiO2是一种常见的光催化剂，具有较好的光催化效率，专利CN102153318A中利用粉煤灰作为光催化剂的载体，但此类方法制备的光催化材料，光催化剂的负载量低，且实际应用中光催化剂容易损失。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种光催化水泥砂浆及其制备方法，光催化剂掺量高，并且附着牢固，采用该砂浆制备的建筑外墙或内墙具有降解空气污染物(例如甲醛、氮氧化物、硫化物等)、净化空气的效果。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种光催化水泥砂浆，制备该砂浆的原材料包括以下重量百分含量的材料组分：蒙脱石负载纳米TiO2光催化剂4～8％，光催化剂分散剂0.8～1.5％，粉体引气剂0.1～3％，水泥20～30％，二级粉煤灰10～20％，砂子45～65％。
按上述方案，所述蒙脱石负载纳米TiO2光催化剂的制备方法为：将钠基蒙脱石过200目筛后与柱撑剂、去离子水按照质量比1:1:10混合，搅拌均匀后微波加热处理3～5min，随后过滤，将滤渣洗涤至洗涤液中无Br－，然后烘干、研磨、过200目筛得到柱撑蒙脱石，将所得柱撑蒙脱石用乙醇配制成悬浮液，向该悬浮液中逐滴加入钛酸乙酯的乙醇溶液，其中柱撑蒙脱石与酞酸丁酯的质量比为1:3，搅拌反应6～8h，再陈化3～6h，之后过滤，向所得滤渣中逐滴加入蒸馏水，使得滤渣完全悬浮在水中即可，搅拌均匀，水解陈化24h，然后经过滤、干燥、研磨，得到水合氧化钛/蒙脱石复合物，将水合氧化钛/蒙脱石复合物在400～450℃下加热3～5h，再研磨、过200目筛得到蒙脱石负载纳米TiO2光催化剂。蒙脱石的层状结构为纳米TiO2提供了一个良好的载体，将两者结合起来制备成稳定性良好的蒙脱石负载纳米TiO2的光催化剂，然后将其应用于砂浆的制备，得到具有光催化功能的水泥砂浆。
按上述方案，所述柱撑剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵中的一种，或者任意两者的组合。
按上述方案，所述光催化剂分散剂为聚合硫酸铁与聚羧酸减水剂的混合物，其中聚合硫酸铁含量为20～30wt％，聚羧酸减水剂含量为70～80wt％，并且所述聚羧酸减水剂中有效含量大于92wt％，减水率大于30％。
按上述方案，所述粉体引气剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠。
按上述方案，所述水泥为普通硅酸盐水泥；所述砂子级配符合JGJ52-2006的要求。
本发明还提供上述光催化水泥砂浆的制备方法，其步骤如下：将所述原料按比例拌和均匀，即得到所述光催化水泥砂浆。
本发明的有益效果在于：本发明提供的光催化水泥砂浆具有良好的光催化作用，可有效降解空气中的有机污染物，并且催化性能稳定；另外，本发明提供的制备方法步骤简单，制备成本低，具有推广利用价值。
附图说明
图1为本发明实施例6光催化试验系统装置图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例所用水泥为普通硅酸盐水泥(P.O42.5)，沙子为细度模数在2.3～3.0的天然中砂，粉煤灰为二级粉煤灰，某电厂提供。
实施例1-5
制备蒙脱石负载纳米TiO2光催化剂：将50g钠基蒙脱石过200目筛后与50g柱撑剂(十二烷基三甲基溴化铵)、500g去离子水混合，搅拌均匀后微波加热处理3～5min，随后过滤，将滤渣洗涤至洗涤液中无Br－，然后烘干、研磨、过200目筛得到柱撑蒙脱石，将所得柱撑蒙脱石用乙醇配制成悬浮液，向该悬浮液中逐滴加入钛酸乙酯的乙醇溶液(其中，钛酸丁酯的加入量为150g)，搅拌反应6～8h，再陈化3～6h，之后过滤，向所得滤渣中逐滴加入蒸馏水，使得滤渣完全悬浮在水中即可，搅拌均匀，水解陈化24h，然后经过滤、干燥、研磨，得到水合氧化钛/蒙脱石复合物，将水合氧化钛/蒙脱石复合物在400～450℃下加热3-5h，再研磨、过200目筛得到蒙脱石负载纳米TiO2光催化剂。
制备光催化水泥砂浆：将蒙脱石负载纳米TiO2光催化剂、聚合硫酸铁、聚羧酸减水剂(有效含量大于92wt％，减水率大于30％)、粉体引气剂(十二烷基苯磺酸钠)、水泥、二级粉煤灰、砂子(级配符合JGJ52-2006的要求)按比例拌和均匀，即得到所述光催化水泥砂浆，各实施例所用原料及质量比例见表1所示。
表1
实施例6
测试实施例1-5所得光催化水泥砂浆的光催化性能：采用如图1所示的装置来测试光催化水泥砂浆的光催化性能，以NO2的降解率来表征光催化水泥砂浆的光催化效果。将光催化水泥砂浆配制水胶比为0.5的砂浆，制备成400mm×40mm×10mm的混凝土结构试件，然后置于圆柱形反应器(即图1中的黑箱)中，圆柱形反应器的长度为500mm，内径为60mm，总体积为1413mL。选择黑光灯为光催化反应的紫外光源，所用的气源为采用N2与O2按比例稀释NO2标准气体配制而成，NO2的气体流量控制为0.5L/min，浓度为0.4mg/m3。氮氧化物的检测方法按照GB17096-1997盐酸萘乙二胺分光光度法(以NO2浓度计)，采用752型紫外光栅分光光度计，于540nm波长处比色测定。
通过测试圆柱形反应器进出口NO2气体浓度来衡量NO2的降解率并以此来表征光催化水泥砂浆的光催化效率，即其中C0为进口NO2浓度(mg/m3)，C1为出口NO2浓度(mg/m3),η为光催化效率(％)。
实施实例1-5的光催化效率如下表所示：
可见，实施例1-5制备的光催化水泥砂浆的光催化效率均达到40％以上，具有良好的光催化效果。