一种具有可见光催化能力的硅藻泥涂料的制作方法

本发明涉及涂料产品技术领域，尤其是一种具有可见光催化能力的硅藻泥涂料。

背景技术：

室内空气中存在的甲醛、甲苯等有毒物质会对人类健康造成严重影响，会造成呼吸系统、神经系统疾病，甚至会致癌、致畸。硅藻泥涂料具有多孔性，可吸附室内甲醛、甲苯等有毒物质，但由于硅藻泥本身无法降解甲醛、甲苯等有毒物质，对有毒物质容易吸附饱和，随着环境变化，有毒物质缓慢逸出，对人体造成损害。普通的具有光催化能力的硅藻泥涂料添加了纳米二氧化钛等光催化剂，纳米二氧化钛等仅在紫外光下具有光催化能力，而室内紫外光极少，难以光催化降解甲醛、甲苯等有毒物质。因此无论是硅藻泥涂料还是普通的具有光催化性能的硅藻泥涂料都无法有效去除甲醛、甲苯等有毒物质。

技术实现要素：

针对上述技术缺陷，本发明提供了一种具有可见光催化能力的硅藻泥涂料，能够在可见光下有效降解有机有毒物质，满足室内空气净化要求，该硅藻泥涂料的净化性能和耐久性能更好。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种具有可见光催化能力的硅藻泥涂料，主要包含以下质量份的原料：硅藻土20-50份，碳酸钙5-20份，高岭土10-20份，灰钙粉5-20份，瓦克胶粉0.5-2份，羟丙基甲基纤维素0.5-1.5份，木纤维素0-2份，无机颜料0-5份，可见光催化剂3-10份；

所述的可见光催化剂为g-c3n4；

进一步的，所述的g-c3n4为纳米g-c3n4，带隙在2.6-2.9ev之间，光吸收边在428-477nm之间，对可见光响应良好；且其粒径在100nm以下，比表面积(bet)在30.000～35.000m²/g之间。本发明采用一种纳米级粒径、比表面积大、可见光催化能力强的g-c3n4光催化剂，产品粒径小，光催化速率快。

更进一步的，纳米g-c3n4的具体制备步骤如下：

1)直接热聚合法制备g-c3n4光催化剂：以二氰二胺或尿素或三聚氰胺为原料，将其直接置于550～650℃下热聚合2～4h，得到淡黄色块状g-c3n4；

上述的热聚合过程是在马弗炉或者其他的高温炉中完成的，热聚合过程中的压力为常压；

2)球磨精制块状g-c3n4：采用湿磨法将上步制备的块状g-c3n4和去离子水混合，球磨5～10h；料液干燥得到产品；

进一步的，所述的湿磨法中，块状g-c3n4和去离子水混合比例为100g：170-300ml，球磨机转速为250r/min～380r/min；

上述方法获得纳米g-c3n4，采用原料单一，且加工设备可以采用常规的高温炉就能完成，整个工艺的成本较之现有技术有了极大的降低，发明人经过计算单就原料成本而言，本发明采用的尿素、二氰二胺、三聚氰胺等材料市场售价最高不到三十元每公斤，而市场销售的类似g-c3n4催化剂，其单纯的原料成本就达到了几百块到三四千元一公斤的程度，因此本发明的成本明显低于现有技术；而且本方法制得光催化剂粒径小，可达纳米级别，极大促进光催化性能；光催化性能明显优于现有技术中的类似催化剂，从而可以保证光催化硅藻泥涂料的光催化性能。总的来讲，该光催化剂成本低廉，制备工艺简单，操作条件稳定，使用寿命长，在光催化速率不降低的情况下能重复使用5次以上，且易于放大生产。

进一步的，所述碳酸钙为重质碳酸钙或轻质碳酸钙或其组合。

本发明硅藻泥涂料的制备方法采用常规方法即可，各原料依次加入后直接机械混合，方法简单，节省成本。

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：本发明将具有可见光催化能力的纳米g-c3n4作为光催化剂，添加至硅藻泥涂料多孔结构中，直接利用室内可见光降解硅藻泥吸附的有机有毒物质，使硅藻泥具有更好的净化性能和耐久性能，减少室内甲醛、甲苯等有毒物质污染。且纳米g-c3n4相对于传统的纳米二氧化钛等光催化剂，可见光下光催化活性更强，无重金属更安全，成本更低。

附图说明

图1实施例4的硅藻泥产品与市售产品的去甲醛速率及稳定性对比图。

具体实施方式

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围，除特殊说明外，下述实施例中均采用常规现有技术完成。

实施例1

具有可见光催化能力的硅藻泥涂料包含下述质量份的原料：硅藻土20份，重质碳酸钙15份，灰钙粉6份，高岭土10份，瓦克胶粉2.0份，羟丙基甲基纤维素(hpmc)1.5份，木质素0份，无机颜料3份，纳米g-c3n43份；采用常规制备方法，各原料依次加入后直接机械混合得硅藻泥涂料。

其中，纳米g-c3n4由尿素在550℃马弗炉中热聚合4h，将得到的淡黄色g-c3n4与去离子水按照100g：200ml混合后，在300r/min的转速下球磨9h而成，带隙2.7ev，平均粒径80nm，比表面积34.5m²/g。

实施例2

具有可见光催化能力的硅藻泥涂料包含下述质量份的原料：硅藻土50份，重质碳酸钙5份，灰钙19份，高岭土16份，瓦克胶粉0.5份，羟丙基甲基纤维素(hpmc)0.5份，木质素2.0份，无机颜料5.0份，纳米g-c3n45份；采用常规制备方法，各原料依次加入后直接机械混合得硅藻泥涂料。

其中，纳米g-c3n4由尿素在550℃马弗炉中热聚合4h，将得到的淡黄色g-c3n4与去离子水按照100g：200ml混合后，在300r/min的转速下球磨9h而成，带隙2.7ev，平均粒径80nm，比表面积34.5m²/g。

实施例3

具有可见光催化能力的硅藻泥涂料包含下述质量份的原料：硅藻土25份，重质碳酸钙20份，灰钙20份，高岭土20份，瓦克胶粉1.5份，羟丙基甲基纤维素(hpmc)1.0份，木纤维素1.0份，无机颜料0份，纳米g-c3n410份；采用常规制备方法，各原料依次加入后直接机械混合得硅藻泥涂料。

其中，纳米g-c3n4由尿素在550℃马弗炉中热聚合4h，将得到的淡黄色g-c3n4与去离子水按照100g：200ml混合后，在300r/min的转速下球磨9h而成，带隙2.7ev，平均粒径80nm，比表面积34.5m²/g。

实验例

制备对照组硅藻泥：该硅藻泥涂料包含下述质量份的原料：硅藻土25份，重质碳酸钙20份，灰钙20份，高岭土20份，瓦克胶粉1.5份，羟丙基甲基纤维素(hpmc)1.0份，木纤维素1.0份，无机颜料0份；采用常规制备方法，各原料依次加入后直接机械混合得硅藻泥涂料。

按照中华人民共和国建材行业标准《室内空气净化功能涂覆材料净化性能jc/t1074-2008》进行对实施例1-3进行去除甲醛测定。具体为：将上述实施例1-3及对照组制得的具有可见光催化能力的硅藻泥涂料加水搅拌成腻子状，涂覆于1平方米的玻璃板上，涂覆厚度2.5mm，风干。准备实验箱，实验舱体积1m³,为10mm的钢化玻璃制造，实验舱内壁尺寸长*宽*高为1250mm*800mm*1000mm，舱壁接缝处采用密封胶处理，实验舱顶部放置15w日光灯2支提供给光催化涂料光源，侧面放置15w风扇1台用于均匀混合空气，实验舱底部放置4个不锈钢支架用于放置玻璃板，将制备好的涂料板和空白玻璃板放入实验舱和空白舱，样板刷涂硅藻泥涂料的一面朝向实验舱中间，做好密封措施；用微量注射器分别准确量取3ul分析纯甲醛(37％-40％)注入实验舱，48小时后检测空白箱和实验箱内甲醛浓度。

甲醛去除率按如下公式计算

r＝(n1-n1')/n1×100％

式中r--甲醛去除率100％；

n1--空白箱48h甲醛浓度，单位mg/m³；

n1`--实验箱48h甲醛浓度，单位mg/m³；

结果与分析：

由以上数据可得，实施例1-3的硅藻泥产品在48h内就能具有良好的甲醛去除效果，去甲醛速率快，去除率高。

另外，发明人还以同样的实验方法将实施例3的硅藻泥产品与市售普通硅藻泥(不具有光催化降解甲醛功能)及市售普通光催化硅藻泥产品(可以紫外光下催化降解甲醛)的性能进行了对比，整个实验过程中，分别在第0,12,15,17,22天用微量注射器分别准确量取3ul分析纯甲醛(37％-40％)注入相应实验舱和空白舱(甲醛注入时间均在当天对舱内甲醛采样测定浓度后)，开灯，24h后每天采集舱内甲醛浓度，采集前打开风扇循环30min，采样时关闭。实验结果如图1所示。

通过对比发现，本发明实施例4的硅藻泥相比其他产品，不仅能在短时间内快速降解甲醛至最低点，而且在重复多次加入甲醛后依然能够保持高效去甲醛的性能，总体上，去甲醛速率和稳定性都比其他产品较好。