本发明涉及硅藻泥
技术领域：
，具体涉及一种非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料及其制备方法。
背景技术：
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，建筑装修装饰材料种类越来越多，装饰也日趋复杂化。由于室内装修装饰材料缓慢释放出污染物，室内空气污染物排放极易超标，若不能及时进行室内空气净化，势必严重威胁人们的健康。甲醛是一种有刺激气味、毒性较强、挥发性强的物质，是目前室内空气的主要污染物之一，能够对人体呼吸道产生不良影响。随着人们环保意识的提高，各种去除甲醛的装修装饰材料应运而生。硅藻土具有多孔结构，具有比较大的比表面积和强大的吸附性能，稳定性强，能够有效吸附空气中的气体污染物。硅藻泥以硅藻土为主要功能性填料，添加无机胶凝材料和助剂，在硅藻土中掺入二氧化钛等成分具有分解甲醛的效果，且硅藻泥材料不释放有害物质，没有刺鼻气味，是一种十分环保的装修装饰材料。然而，二氧化钛属于光触媒，需要在光照条件下才能具有催化氧化去除甲醛的效果，且光催化效率较低，若是无光的黑暗条件下并不具备催化氧化能力，净化空气的效果并不理想。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种非光催化型净化空气甲醛的硅藻土材料及其制备方法，提高硅藻土在非光条件下净化室内空气效率。为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料，包括以下重量份的组分：硅藻土30～35份、碳酸钙10～15份、高岭土6～15份、硅酸盐水泥3～6份、羟丙基甲基纤维素0.8～2份、亚麻纤维0.5～1.5份、胶粉3～6份、石英粉20～25份、分散剂0.2～0.3份、mno2/硅藻土催化剂3～6份、au/硅藻土催化剂0.5～0.8份和au/ceo2催化剂0.2～1份。本发明采用mno2/硅藻土催化剂、au/硅藻土催化剂和au/ceo2催化剂组成的复合催化剂，能够催化分解甲醛，提升硅藻泥材料净化室内空气的能力。与传统的二氧化钛光催化剂相比，mno2/硅藻土催化剂、au/硅藻土催化剂和au/ceo2催化剂能够在无光的室温条件下分解甲醛，将空气中的甲醛转化为co2和h2o。在实际使用过程中，单一催化剂的甲醛的转化率易受到甲醛初始浓度的影响，通常甲醛的转化率随着甲醛初始浓度的增加而降低，且不同的催化剂的甲醛的转化率的也有所不同；同时，与甲醛单独存在的条件相比，多种挥发性污染物共存的条件下，甲醛的转化率明显下降。本发明将三种不同的催化剂通过复配，克服单一催化剂存在的缺陷，协同提高甲醛的转化率。作为本发明所述的非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的优选实施方式，所述mno2/硅藻土催化剂中，mno2与硅藻土的重量比为0.3～0.8:1。作为本发明所述的非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的优选实施方式，所述au/硅藻土催化剂中，au与硅藻土的重量比为0.02～0.03:1。作为本发明所述的非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的优选实施方式，所述mno2/硅藻土催化剂中的硅藻土的粒径为50～150nm；所述au/硅藻土催化剂中的硅藻土的粒径为50～200nm。硅藻土载体的粒径和分散度与催化剂的活性紧密相关，硅藻土粒径过大会导致催化活性降低，硅藻土粒径过小易团聚，降低分散度，发明人人经过试验发现，将mno2/硅藻土催化剂中的硅藻土的粒径控制为50～150nm，au/硅藻土催化剂中的硅藻土的粒径控制为50～200nm，在此范围内，硅藻土载体有利于负载小尺寸的mno2或au颗粒，增强催化剂的还原能力。作为本发明所述的非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的优选实施方式，所述au/ceo2催化剂中，au与ceo2催化剂的重量比为0.01～0.05:1。本发明中通过优选与载体上mno2、au的负载量，调控得到具有良好催化氧化甲醛能力的催化剂。作为本发明所述的非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的优选实施方式，所述au/硅藻土催化剂和au/ceo2催化剂的重量比为1:1。试验发现，在本发明的硅藻泥在au/硅藻土催化剂和au/ceo2催化剂的重量比为1:1时，在多种挥发性污染物共存的情况下，依然表现出较好分解甲醛的能力。作为本发明所述的非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的优选实施方式，包括以下重量份的组分：硅藻土31份、碳酸钙14份、高岭土10份、硅酸盐水泥5份、羟丙基甲基纤维素1.5份、亚麻纤维1.2份、胶粉4份、石英粉20份、分散剂0.2份、mno2/硅藻土催化剂6份、au/硅藻土催化剂0.8份和au/ceo2催化剂0.8份。作为本发明所述的非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的优选实施方式，包括以下重量份的组分：硅藻土32份、碳酸钙12份、高岭土12份、硅酸盐水泥5份、羟丙基甲基纤维素1.8份、亚麻纤维1.5份、胶粉4份、石英粉22份、分散剂0.2份、mno2/硅藻土催化剂6份、au/硅藻土催化剂0.8份和au/ceo2催化剂0.8份。作为本发明所述的非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的优选实施方式，包括以下重量份的组分：硅藻土34份、碳酸钙10份、高岭土8份、硅酸盐水泥4份、羟丙基甲基纤维素2份、亚麻纤维0.5份、胶粉4份、石英粉24份、分散剂0.3份、mno2/硅藻土催化剂6份、au/硅藻土催化剂0.8份和au/ceo2催化剂0.8份。上述技术方案中通过调整各组分配比，使得该硅藻泥具有较高的粘结强度和良好的调湿性能。本发明还提供了上述的非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按比例称取各组分原料；(2)将硅藻土、mno2/硅藻土催化剂、au/硅藻土催化剂和au/ceo2催化剂投入在混合机中混合3～4h后，加入碳酸钙、高岭土、硅酸盐水泥、羟丙基甲基纤维素、亚麻纤维、胶粉、石英粉和分散剂混合4～5h，包装，得到所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料。作为所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的制备方法的优选实施方式，所述mno2/硅藻土催化剂的制备方法为：将硅藻土加入到高锰酸钾溶液中，超声分散后，获得均匀的悬浮液；将悬浮液置于反应釜中进行水热处理，水热温度为120℃～140℃，反应时间为8～12h；将水热反应后的悬浮液离心，取沉淀洗涤干燥后得到所述mno2/硅藻土催化剂。作为所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的制备方法的优选实施方式，所述au/硅藻土催化剂的制备方法为：配制haucl4溶液，调节ph至6.5～7.2，将硅藻土按比例加入到haucl4溶液中，在55℃～65℃搅拌2～4h，离心后，取沉淀洗涤干燥，在300℃～350℃焙烧2～3h，得到所述au/硅藻土催化剂。作为所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的制备方法的优选实施方式，所述au/ceo2催化剂的制备方法为：配制haucl4溶液，调节ph至6.5～7.2，将ceo2按比例加入到haucl4溶液中，在55℃～65℃搅拌2～4h，离心后，取沉淀洗涤干燥，在300℃～350℃焙烧2～3h，得到所述au/ceo2催化剂。与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的硅藻泥材料基于催化氧化法分解甲醛，以mno2/硅藻土催化剂、au/硅藻土催化剂和au/ceo2催化剂作为复合催化剂，以空气中的氧气作为氧化剂，在非光照条件下，将空气中的甲醛转化为co2和h2o，在多种挥发性污染物共存的情况下，也能表现出较好分解甲醛的能力。本发明通过优选各组分配比，该硅藻泥材料粘结强度高，调湿性能良好，空气净化率高，绿色环保无污染。具体实施方式为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。以下实施例所述mno2/硅藻土催化剂的制备方法：将硅藻土加入到高锰酸钾溶液中，超声分散后，获得均匀的悬浮液；将悬浮液置于反应釜中进行水热处理，水热温度为120℃～140℃，反应时间为8～12h；将水热反应后的悬浮液离心，取沉淀洗涤干燥后得到所述mno2/硅藻土催化剂。以下实施例所述au/硅藻土催化剂的制备方法为：配制haucl4溶液，调节ph至6.5～7.2，将硅藻土按比例加入到haucl4溶液中，在55℃～65℃搅拌2～4h，离心后，取沉淀洗涤干燥，在300℃～350℃焙烧2～3h，得到所述au/硅藻土催化剂。以下实施例所述au/ceo2催化剂的制备方法为：配制haucl4溶液，调节ph至6.5～7.2，将ceo2按比例加入到haucl4溶液中，在55℃～65℃搅拌2～4h，离心后，取沉淀洗涤干燥，在300℃～350℃焙烧2～3h，得到所述au/ceo2催化剂。实施例1复合催化剂配比对甲醛净化性能的影响本实施例所述的非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料包括以下重量份的组分：硅藻土31份、碳酸钙12份、高岭土15份、硅酸盐水泥4份、羟丙基甲基纤维素1.3份、亚麻纤维1份、胶粉4份、石英粉8份和分散剂0.2份，其中，mno2/硅藻土催化剂、au/硅藻土催化剂和au/ceo2催化剂的含量分别如表1所示。其中，所述mno2/硅藻土催化剂中，mno2与硅藻土的重量比为0.5:1，所述au/硅藻土催化剂中，au与硅藻土的重量比为0.02:1，所述au/ceo2催化剂中，au与ceo2催化剂的重量比为0.03:1。本实施例所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按比例称取各组分原料；(2)将硅藻土、mno2/硅藻土催化剂、au/硅藻土催化剂和au/ceo2催化剂投入在混合机中混合3～4h后，加入碳酸钙、高岭土、硅酸盐水泥、羟丙基甲基纤维素、亚麻纤维、胶粉、石英粉和分散剂混合4～5h，包装，得到所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料。在无光，且甲醛、甲苯和二甲苯共存条件下，参照标准jc/t2177-2013对上述制备得到的硅藻泥材料的甲醛净化性能进行检测，结果如表1所示。表1由表1结果可知，au/硅藻土催化剂和au/ceo2催化剂复配使用的甲醛净化性能明显优于二者单独使用，且在本发明的硅藻泥在au/硅藻土催化剂和au/ceo2催化剂的重量比为1:1时，在多种挥发性污染物共存的情况下，依然表现出较好分解甲醛的能力。实施例2本实施例所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例中催化剂含量分别如表2所示。表2对上述制备得到的硅藻泥材料的甲醛净化性能进行检测。检测方法同实施例1，结果如表2所示。由表2可知，所述硅藻泥的甲醛净化性能随mno2/硅藻土催化剂的含量呈先增大后降低的趋势，当其含量为6重量份时，硅藻泥的甲醛净化效果最佳，三者催化剂具有净化甲醛的协同增效作用。实施例3作为本发明所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的一种实施例，本实施例所述的非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料包括以下重量份的组分：硅藻土31份、碳酸钙14份、高岭土10份、硅酸盐水泥5份、羟丙基甲基纤维素1.5份、亚麻纤维1.2份、胶粉4份、石英粉20份、分散剂0.2份、mno2/硅藻土催化剂6份、au/硅藻土催化剂0.8份和au/ceo2催化剂0.8份，其中，所述mno2/硅藻土催化剂中，mno2与硅藻土的重量比为0.5:1，所述au/硅藻土催化剂中，au与硅藻土的重量比为0.03:1，所述au/ceo2催化剂中，au与ceo2催化剂的重量比为0.04:1。本实施例所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按比例称取各组分原料；(2)将硅藻土、mno2/硅藻土催化剂、au/硅藻土催化剂和au/ceo2催化剂投入在混合机中混合3～4h后，加入碳酸钙、高岭土、硅酸盐水泥、羟丙基甲基纤维素、亚麻纤维、胶粉、石英粉和分散剂混合4～5h，包装，得到所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料。实施例4作为本发明所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的一种实施例，本实施例所述的非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料包括以下重量份的组分：硅藻土32份、碳酸钙12份、高岭土12份、硅酸盐水泥5份、羟丙基甲基纤维素1.8份、亚麻纤维1.5份、胶粉4份、石英粉22份、分散剂0.2份、mno2/硅藻土催化剂6份、au/硅藻土催化剂0.8份和au/ceo2催化剂0.8份，其中，所述mno2/硅藻土催化剂中，mno2与硅藻土的重量比为0.6:1，所述au/硅藻土催化剂中，au与硅藻土的重量比为0.02:1，所述au/ceo2催化剂中，au与ceo2催化剂的重量比为0.05:1。本实施例所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按比例称取各组分原料；(2)将硅藻土、mno2/硅藻土催化剂、au/硅藻土催化剂和au/ceo2催化剂投入在混合机中混合3～4h后，加入碳酸钙、高岭土、硅酸盐水泥、羟丙基甲基纤维素、亚麻纤维、胶粉、石英粉和分散剂混合4～5h，包装，得到所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料。实施例5作为本发明所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的一种实施例，本实施例所述的非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料包括以下重量份的组分：硅藻土34份、碳酸钙10份、高岭土8份、硅酸盐水泥4份、羟丙基甲基纤维素2份、亚麻纤维0.5份、胶粉4份、石英粉24份、分散剂0.3份、mno2/硅藻土催化剂6份、au/硅藻土催化剂0.8份和au/ceo2催化剂0.8份，其中，所述mno2/硅藻土催化剂中，mno2与硅藻土的重量比为0.6:1，所述au/硅藻土催化剂中，au与硅藻土的重量比为0.025:1，所述au/ceo2催化剂中，au与ceo2催化剂的重量比为0.05:1。本实施例所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按比例称取各组分原料；(2)将硅藻土、mno2/硅藻土催化剂、au/硅藻土催化剂和au/ceo2催化剂投入在混合机中混合3～4h后，加入碳酸钙、高岭土、硅酸盐水泥、羟丙基甲基纤维素、亚麻纤维、胶粉、石英粉和分散剂混合4～5h，包装，得到所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料。实施例6作为本发明所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的一种实施例，本实施例所述的非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料包括以下重量份的组分：硅藻土30份、碳酸钙15份、高岭土15份、硅酸盐水泥6份、羟丙基甲基纤维素0.8份、亚麻纤维1.5份、胶粉3份、石英粉20份、分散剂0.25份、mno2/硅藻土催化剂6份、au/硅藻土催化剂0.6份和au/ceo2催化剂0.6份，其中，所述mno2/硅藻土催化剂中，mno2与硅藻土的重量比为0.3:1，所述au/硅藻土催化剂中，au与硅藻土的重量比为0.02:1，所述au/ceo2催化剂中，au与ceo2催化剂的重量比为0.02:1。本实施例所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按比例称取各组分原料；(2)将硅藻土、mno2/硅藻土催化剂、au/硅藻土催化剂和au/ceo2催化剂投入在混合机中混合3～4h后，加入碳酸钙、高岭土、硅酸盐水泥、羟丙基甲基纤维素、亚麻纤维、胶粉、石英粉和分散剂混合4～5h，包装，得到所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料。实施例7作为本发明所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的一种实施例，本实施例所述的非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料包括以下重量份的组分：硅藻土35份、碳酸钙10份、高岭土6份、硅酸盐水泥3份、羟丙基甲基纤维素2份、亚麻纤维0.5份、胶粉6份、石英粉25份、分散剂0.3份、mno2/硅藻土催化剂6份、au/硅藻土催化剂0.5份和au/ceo2催化剂0.5份，其中，所述mno2/硅藻土催化剂中，mno2与硅藻土的重量比为0.3:1，所述au/硅藻土催化剂中，au与硅藻土的重量比为0.02:1，所述au/ceo2催化剂中，au与ceo2催化剂的重量比为0.01:1。本实施例所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按比例称取各组分原料；(2)将硅藻土、mno2/硅藻土催化剂、au/硅藻土催化剂和au/ceo2催化剂投入在混合机中混合3～4h后，加入碳酸钙、高岭土、硅酸盐水泥、羟丙基甲基纤维素、亚麻纤维、胶粉、石英粉和分散剂混合4～5h，包装，得到所述非光催化型净化空气甲醛的硅藻泥材料。在无光，且甲醛、甲苯和二甲苯共存条件下，参照标准jc/t2177-2013对实施例3～7制备得到的硅藻泥材料的甲醛净化性能和甲醛净化效果持久性进行检测，结果如表3所示。表3实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7甲醛净化性能(％)9492959190甲醛净化效果持久性(％)7775737370由表3结果可知，在多种挥发性污染物共存的情况下，本发明的硅藻泥具有良好的甲醛净化持久性能力。根据标准jc/t2177-2013检测实施例3～7硅藻泥材料的粘结强度、调湿性能、防霉菌性能和防霉菌耐久性能，结果如表4所示，结果如表4所示。表4根据标准jc/t2177-2013检测实施例3～7的硅藻泥材料的有害物质含量，结果如表5所示。表5表5中voc含量的检出限为1g/kg；苯、甲苯、乙苯、二甲苯总和的检出限为50mg/kg；游离甲醛的检出限为5mg/kg；可溶性重金属的检出限为10mg/kg。由表5结果可知，本发明的硅藻泥材料中不含铅等可溶性重金属、挥发性有机化合物或游离甲醛，不会对环境造成污染，安全环保。最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。当前第1页12