本发明涉及一种陶瓷粉体材料，尤其涉及一种功能性陶瓷粉体材料及其制备方法。
背景技术：
随着人民生活水平的不断提高，具有节能环保、人体保健功能的产品正在备受世人关注。目前已经开发出了多种功能陶瓷材料，这些功能陶瓷材料的应用已经非常广泛。
如专利zl02125487.7公开了一种多功能健康陶瓷粉体材料的组成、制备方法，该材料具有优良的辐射远红外线功能，可以活化水、抗菌，在陶瓷制品和水处理行业已经广泛应用；专利zl200410062705.2公开了一种具有活化流体燃料分子及助燃功能的陶瓷粉体材料的组成、制备方法和用途，该材料具有优良的活化燃油、活化空气功能，在汽油车、柴油车节能领域已经广泛应用；专利cn200610014778.3公开了一种功能陶瓷保健材料及其制备方法。
目前，随着汽车保有量的增加，汽车尾气造成的环境污染问题越来越严重，如何消除汽车尾气已经成为当今世界研究的热点问题。本发明正是在此研究背景下做出的，旨在消除环境中的汽车尾气。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种光催化陶瓷粉体材料及其制备方法，该陶瓷粉体材料能够吸附并消除环境中的污染物。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种光催化陶瓷粉体材料，由以下重量百分比的原料制成：
光催化材料32～42份，如33份、34份、35份、36份、38份、39份、40份或41份等；
吸附材料10～15份，如11份、12份、13份、14份或14.5份等；
稀土矿物材料4～8份，如5份、6份、7份或7.5份等；
粘结材料35～40份，如36份、37份、38份、39份或39.8份等；
储氧材料1～3份，如1.5份、2份、2.5份或2.8份等；
所述储氧材料为cexzr0.93-xfeyla0.07-yo2，其中x＝0.2-0.8，如0.3、0.4、0.5、0.6、0.7或0.75等，y＝0-0.01，如0.001、0.003、0.005、0.007或0.009等。
所述储氧材料可根据现有技术制备得到，如cn102744074a中公开的制备方法。
本发明提供的光催化陶瓷粉体材料中储氧材料与光催化材料和吸附材料之间具有协同作用，其三者在功能上相互促进，使得该光催化陶瓷粉体材料的光催化性能明显提升。
作为优选的技术方案，本发明提供了一种光催化陶瓷粉体材料，按重量百分比由以下原料制成：
所述的光催化材料为质量比为(2-5):1的二氧化钛与氧化锌的混合物，如质量比为2.5:1、3:1、3.5:1、4:1或4.5:1等。
所述的吸附材料为铁沸石、海泡石或炭分子筛的一种或至少两种的混合物；典型但非限制性的组合如，铁沸石与海泡石，铁沸石与炭分子筛，铁沸石、海泡石与炭分子筛，所述吸附材料中海泡石的重量百分比为0.25～15.0％，如0.3％、0.5％、1.0％、2.0％、3.0％、5.0％、8.0％、10.0％、12.0％或14.0％。
海泡石具有大的比表面积，较大的离子交换能力，因而在化学催化，农药，有机肥填料领域、废水、废气的处理等方面的应用日益广泛。呈纤维状存在的海泡石，具有极大的潜在比表面积，具有很大的吸附能力。
海泡石拥有包括贯穿整个结构的沸石水通道和孔洞以及大的表面积，理论上具有大量孔径为0.36nm－1.06nm的管状孔道及部分中孔和少量大孔结构。海泡石有高达900m2/g的理论表面积，在通道和孔洞中可以吸附大量的水与气体中极性物质，包括低极性物质。因此，海泡石具有很强的吸附能力。
沸石具有架状结构，就是说在它们的晶体内，分子像搭架子似地连在一起，中间形成很多空腔。沸石可以用来吸附某些污染物。
碳分子筛是利用筛分的特性来达到分离气体的目的。在分子筛吸附杂质气体时，大孔和中孔只起到通道的作用，将被吸附的分子运送到微孔和亚微孔中，微孔和亚微孔才是真正起吸附作用的容积。碳分子筛内部包含有大量的微孔，这些微孔允许动力学尺寸小的分子快速扩散到孔内，同时限制大直径分子的进入。由于不同尺寸的气体分子相对扩散速率存在差异，气体混合物的组分可以被有效的分离。
所述稀土矿物材料为石英斑岩、大理石斑岩、独居石、花岗岩、花岗伟晶岩、磷酸铈镱矿或磷酸铈镧矿中的一种或至少两种的混合物。典型但非限制性的组合如，石英斑岩与大理石斑岩，独居石、花岗岩与花岗伟晶岩，磷酸铈镱矿与磷酸铈镧矿。稀土有净化环境的功能。汽车尾气净化催化剂是稀土应用量最大的项目之一。
所述粘结材料为膨润土和/或苏州土。
所述各原料的粒径均不低于200目，如250目、260目、280目、300目、320目、350目或480目等。
所述光催化陶瓷粉体材料的中位径为0.2～8.0微米，如0.5微米、1.0微米、3.0微米、5.0微米、6.0微米或7.0微米。
另一方面，本发明还提供了一种如上所述的光催化陶瓷粉体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述重量百分比的原料球磨混料，使得到的粉体粒径不低于200目，，如250目、260目、280目、300目、320目、350目或480目等。
(2)在步骤(1)得到的粉体中均匀喷洒占粉体重量0.5～2.0％的清水，如0.8％、1.0％、1.2％、1.3％、1.5％或1.8％等；
(3)用压力机将步骤(2)制备的粉体成型，制得陶瓷坯体；
(4)将步骤(3)制备的坯体在850～1200℃(如900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃或1150℃等)烧结1.5～4h(如2h、2.5h、3h或3.5h等)，制得陶瓷烧结体；
(5)将步骤(4)制备的陶瓷烧结体破碎、粉碎、研磨，制成中位径为0.2～8.0微米的光催化陶瓷粉体材料，如0.5微米、1.0微米、3.0微米、5.0微米、6.0微米或7.0微米等。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的光催化陶瓷材料具有光催化的作用，可光催化降解污染物；
本发明陶瓷材料的各组分均为常见物质，可轻易获得；
本发明所述的陶瓷材料制备方法简单，适宜工业化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种光催化陶瓷粉体材料，由以下重量百分比的原料制成：
所述储氧材料为cexzr0.93-xfeyla0.07-yo2，其中x＝0.2，y＝0。
所述的光催化材料质量比为2:1的二氧化钛与氧化锌的混合物。
所述的吸附材料为铁沸石；
所述稀土矿物材料为石英斑岩。
所述粘结材料为膨润土。
所述各原料的粒径均为200目。
所述光催化陶瓷粉体材料的中位径为0.2～0.5微米。
所述的光催化陶瓷粉体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述重量百分比的原料球磨混料，使得到的粉体粒径为200目；
(2)在步骤(1)得到的粉体中均匀喷洒占粉体重量0.5％的清水；
(3)用压力机将步骤(2)制备的粉体成型，制得陶瓷坯体；
(4)将步骤(3)制备的坯体在850摄氏度烧结4小时，制得陶瓷烧结体；
(5)将步骤(4)制备的陶瓷烧结体破碎、粉碎、研磨，制成中位径为0.2～0.5微米的光催化陶瓷粉体材料。
实施例2
一种光催化陶瓷粉体材料，由以下重量百分比的原料制成：
所述储氧材料为cexzr0.93-xfeyla0.07-yo2，其中x＝0.8，y＝0.01。
所述的光催化材料质量比为5:1的二氧化钛与氧化锌的混合物。
所述的吸附材料为海泡石。
所述稀土矿物材料为大理石斑岩。
所述粘结材料为苏州土。
所述各原料的粒径均不低于200目。
所述光催化陶瓷粉体材料的中位径为5.0～8.0微米。
所述的光催化陶瓷粉体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述重量百分比的原料球磨混料，使得到的粉体粒径不低于200目；
(2)在步骤(1)得到的粉体中均匀喷洒占粉体重量2.0％的清水；
(3)用压力机将步骤(2)制备的粉体成型，制得陶瓷坯体；
(4)将步骤(3)制备的坯体在1200摄氏度烧结1.5小时，制得陶瓷烧结体；
(5)将步骤(4)制备的陶瓷烧结体破碎、粉碎、研磨，制成中位径为5.0～8.0微米的光催化陶瓷粉体材料。
实施例3
一种光催化陶瓷粉体材料，由以下重量百分比的原料制成：
所述的光催化材料质量比为3:1的二氧化钛与氧化锌的混合物。
所述的吸附材料为铁沸石、海泡石与炭分子筛的混合物；
所述吸附材料中海泡石的重量百分比为2.0％。
所述稀土矿物材料为质量比为2:1的独居石与花岗岩。
所述粘结材料为膨润土与苏州土。
所述各原料的粒径均不低于200目。
所述光催化陶瓷粉体材料的中位径为2.0-3.0微米。
所述的光催化陶瓷粉体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述重量百分比的原料球磨混料，使得到的粉体粒径不低于200目；
(2)在步骤(1)得到的粉体中均匀喷洒占粉体重量1.0％的清水；
(3)用压力机将步骤(2)制备的粉体成型，制得陶瓷坯体；
(4)将步骤(3)制备的坯体在1000摄氏度烧结3小时，制得陶瓷烧结体；
(5)将步骤(4)制备的陶瓷烧结体破碎、粉碎、研磨，制成中位径为2.0-3.0微米的光催化陶瓷粉体材料。
实施例4
一种光催化陶瓷粉体材料，由以下重量百分比的原料制成：
所述的光催化材料质量比为4:1的二氧化钛与氧化锌的混合物。
所述的吸附材料为铁沸石、海泡石与炭分子筛的混合物；
所述吸附材料中海泡石的重量百分比为15.0％。
所述稀土矿物材料为质量比为1:1:1的独居石、花岗岩和花岗伟晶岩。
所述粘结材料为质量比为膨润土和苏州土。
所述各原料的粒径均不低于200目。
所述光催化陶瓷粉体材料的中位径为5.0-6.0微米。
所述的光催化陶瓷粉体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述重量百分比的原料球磨混料，使得到的粉体粒径不低于200目；
(2)在步骤(1)得到的粉体中均匀喷洒占粉体重量1.5％的清水；
(3)用压力机将步骤(2)制备的粉体成型，制得陶瓷坯体；
(4)将步骤(3)制备的坯体在950摄氏度烧结2.5小时，制得陶瓷烧结体；
(5)将步骤(4)制备的陶瓷烧结体破碎、粉碎、研磨，制成中位径为5.0-6.0微米的光催化陶瓷粉体材料。
实施例5
一种光催化陶瓷粉体材料，由以下重量百分比的原料制成：
所述的光催化材料质量比为3.5:1的二氧化钛与氧化锌的混合物。
所述的吸附材料为铁沸石、海泡石与炭分子筛的混合物；
所述吸附材料中海泡石的重量百分比为10.0％。
所述稀土矿物材料为质量比为1:1:1的独居石、花岗岩和花岗伟晶岩。
所述粘结材料为质量比为膨润土和苏州土。
所述各原料的粒径均不低于200目。
所述光催化陶瓷粉体材料的中位径为5.0-6.0微米。
所述的光催化陶瓷粉体材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述重量百分比的原料球磨混料，使得到的粉体粒径不低于200目；
(2)在步骤(1)得到的粉体中均匀喷洒占粉体重量1.5％的清水；
(3)用压力机将步骤(2)制备的粉体成型，制得陶瓷坯体；
(4)将步骤(3)制备的坯体在950摄氏度烧结2.5小时，制得陶瓷烧结体；
(5)将步骤(4)制备的陶瓷烧结体破碎、粉碎、研磨，制成中位径为5.0-6.0微米的光催化陶瓷粉体材料。
对比例1
除不含有光催化材料外，其余与实施例5相同。
对比例2
除不含有吸附材料外，其余与实施例5相同。
对比例3
除不含有储氧材料外，其余与实施例5相同。
对比例4
除原料为：
其余与实施例5相同。
对比例5
除原料为：
其余与实施例5相同。
对比例6
除将二氧化钛替换为二氧化铈外，其余与实施例5相同。
对比例7
除将氧化锌替换为氧化铜外，其余与实施例5相同。
将上述实施例及对比例制备的光催化陶瓷材料粉体应用于降解浓度为0.4g/l的rhb溶液，陶瓷粉体与rhb溶液的用量比为0.2g:100ml，使用的光源为可见光，并与二氧化钛和氧化锌作对比，检测rhb的降解效率，检测结果如表1所示：
表1
由表1可以看出，本发明的陶瓷粉体材料用于汽车尾气的处理，不但在汽车正常行驶过程中对尾气的降解效率较高，在刚启动的状态下同样具有优异的尾气降解效率。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。