本发明属于建筑材料技术领域。具体涉及一种含石墨相氮化碳的光催化水泥砂浆。
背景技术：
现有水泥基胶凝复合材料中应用的光催化材料主要是二氧化钛材料。以水泥基胶凝材料为载体，应用于建筑工程的表面，在太阳光作用下下，可以实时分解有机污染物，净化大气环境的同时实现建筑物表面的自清洁效果。因此，光催化水泥基胶凝复合材料在建筑领域已经被越来越多的人所了解和关注。另外，tio2掺入水泥混凝土中作为路面材料，当陆路移动源排放的污染尾气与路面材料接触后，太阳光辐照激发tio2的光催化性质可以有效催化脱除这些有害污染气体。
无机半导体材料光催化反应中，对紫外线的依赖较大，而大自然中紫外线只占太阳光总量的3％～4％，这导致催化剂无法吸收足够的光能发挥其光催化降解的优点。
研究证实利用石墨相氮化碳吸收太阳光谱中蓝紫光发生光催化反应，实时催化脱除大气环境中的氮氧化物和挥发性有机物(voc)，能起到净化大气的功能。经对大量的专利及文献资料检索利用聚合物半导体材料-石墨相氮化碳(g-c3n4)制备具有光催化水泥砂浆的专利还未见报道。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明目的是提供一种含石墨相氮化碳的光催化水泥砂浆。
本发明所述含石墨相氮化碳的光催化水泥砂浆，其特征在于：所述光催化水泥砂浆的组分含量以重量份计为：水泥1份、石墨相氮化碳0.01～0.05份、聚合物0.03-0.07份、建筑用砂2～5份，具有增稠、保水、稳塑作用的外加剂0.025～0.035份；其中，石墨相氮化碳的粒径为300nm～500nm，聚合物为水溶性聚合物、聚合物乳液、聚合物乳胶粉中的一种或两种任意重量比例混合。
上述含石墨相氮化碳的光催化水泥砂浆中：所述光催化水泥砂浆的组分含量以重量份计优选为：水泥1份、石墨相氮化碳0.02～0.04份、聚合物0.04-0.06份、建筑用砂3～4份，具有增稠、保水、稳塑作用的外加剂0.03～0.035份；其中，石墨相氮化碳的粒径为300nm～400nm，聚合物为水溶性聚合物或聚合物乳液。
进一步的，最优选的实施方式是：所述光催化水泥砂浆的组分含量以重量份计为：水泥1份、石墨相氮化碳0.03份、聚合物0.05份、建筑用砂3～4份，具有增稠、保水、稳塑作用的外加剂0.035份。
其中，上述石墨相氮化碳优选以如下方法制得：按重量比1:1:1:1的比例分别称取尿素、单氰胺、双氰胺、三聚氰胺，再分别置于4个带盖瓷坩埚中并同时置于马弗炉中，设置升温速率为10℃/min，升至550℃，保温2h；待炉冷至室温时将收集的产物研磨即得到粒径为300nm～500nm的石墨相氮化碳。
本发明所述含石墨相氮化碳的光催化水泥砂浆的制备方法，是将石墨相氮化碳与水泥、建筑用砂、聚合物、外加剂按设定的组分含量重量份与水混合，搅拌，即制得含石墨相氮化碳的光催化水泥砂浆。
本发明公开了一种含石墨相氮化碳的光催化水泥砂浆，其在水泥砂浆组分中添加了有机半导体材料-石墨相氮化碳，具有吸收可见光发生光催化作用，能够催化脱除表面附着的有机污染物，起到净化的功能。实验也证实，该光催化功能的水泥砂浆能够有效降解氮氧化物，实现了结构表面净化大气环境目的。
本发明中使用的聚合物半导体石墨相氮化碳光催化材料，存在约为2.7ev的禁带宽度，可以吸收太阳光谱中波长小于475nm的蓝紫光。相比只能在紫外光驱动下发生光催化反应的传统光催化剂tio2，g-c3n4拓宽了对太阳光谱的利用，实现了对可见光的响应和吸收。
本发明对于所述含石墨相氮化碳光催化材料的水泥砂浆中的常规组分水泥、建筑用砂和水的规格及用量没有特别要求，本领域技术人员还可以根据实际情况需要自行进行设定。
本发明公开了的含石墨相氮化碳光催化材料的水泥砂浆是利用所述水泥砂浆中添加的石墨相氮化碳光催化材料具有的吸收可见光发生光催化作用，实现了催化净化的功能，可用于建筑物的立面抹面、水泥路面和车库等领域。
同现有技术比较，本发明的突出优点是：(1)砂浆中g-c3n4可以在蓝紫光驱动下光催化脱除有机污染物，实现表面净化大气环境的功能；(2)砂浆中的聚合物可与水泥发挥“双粘结”的叠加效应，有效改善砂浆的强度。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明所保护范围不限于此。此外应理解，在阅读了本发明讲述的内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动和修改，而等价形式的修改同样落于本申请权利要求所限定的范围。
实施例1
石墨相氮化碳(g-c3n4)光催化剂的制备
(1)分别称取10g的尿素、单氰胺、双氰胺、三聚氰胺，分别置于4个50ml带盖瓷坩埚中。同时置于马弗炉中，设置升温速率为10℃/min，升至550℃，保温2h。
(2)待炉冷至室温时将收集的产物研磨即得到粒径为300nm～500nm的石墨相氮化碳，备用。
实施例2
含石墨相氮化碳的光催化水泥砂浆的制备
以重量份计(kg)：水泥1份、石墨相氮化碳0.03份、聚合物0.05份、建筑用砂3～4份，外加剂0.035份(其中所述外加剂采用山东江泰建材科技有限公司生产的砂浆专用外加剂)。
将石墨相氮化碳与水泥、建筑用砂、聚合物、外加剂按设定的组分含量重量份与水混合，搅拌，即制得含石墨相氮化碳的光催化水泥砂浆。
实施例3
利用赤泥制备光催化功能水泥砂浆，适用于工程抹面施工。
以按实施例1方法制得的g-c3n4为原料，具体原料配合比见表1。
催化剂性能评价通过以下装置实现：
反应器：密闭通风管道，中间装填2块水泥砂浆片，装置顶部安装紫外灯。以一氧化氮为模拟气体污染物，气体流速为1.00l/min，温度为室温，空气湿度为50±5％。每隔30min，分别采集进口和出口采样点气体样品，测试污染物浓度，按下式计算光催化水泥砂浆的光催化效率：
其中，c0为进气口浓度，c1为出气口浓度，η为光催化效率(％)。
表1：不同配比水泥砂浆的光催化效率
本发明所述的方法，采用聚合物乳液分散石墨相氮化碳，能有效防止其团聚、促进其有效分散。外加剂的增稠、保水、稳塑可以改善砂浆的工作性能。可见，实施例制备的光催化水泥砂浆的光催化效率均达到30％以上，具有良好的催化效果。
以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，均应认为是本发明的保护范围。