[发明专利]含钛和石灰石的光催化复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及光催化材料领域，光催化材料用于环境污染物的净化，以及用于保护遭受上述污染物的制品的最初颜色，特别是在水泥领域的应用。

背景技术

二氧化钛以锐钛矿的形式在水泥成分中作为光催化剂，这种应用是众所周知的。生成的成分被开发用于制成具有光催化性质的多种多样的结构成分和制品，能够分解环境污染物中存在的光和氧分。在这些成分中，二氧化钛与剩余组分大量分散开(申请人的WO-A-9805601)；另外，首先形成一种不含有二氧化钛的水泥基体，然后将其外部覆盖上二氧化钛，可选择性地混合不同种类的粘合剂和/或黏着剂。在所有这些情况中，含钛的光催化剂以一种与水泥成分中矿物成分的纯物理混合物的形式呈现。在这些案例中，所建立的相互作用包括机械力学相互作用或微弱的静电学相互作用，因此，在光催化剂与其余混合物之间没有足够关联性。这将导致与光催化剂组分的不充分渗透以及构成惰性物质的不充分渗透相关的各种各样的问题。然而，在光催化剂和水泥矿物元素之间的密切相互作用，其重要性在于具有一种高效的光催化活性：当然，在光催化水泥中，水泥组份通过一个与环境之间的快速动力学平衡(吸附作用/解吸附作用)能同步吸收大气污染物，这个过程是已知的：暂时吸收的污染物之后被光催化剂分解。然而，在已知产品中吸附性部分和光催化部分是显然不同的：在这种情况下，一部分被吸收的污染物在光催化剂充分作用之前就被解吸附了，其结果为光催化作用的程度不够充分。

在一种改进光催化部分和惰性部分之间的相互作用程度的尝试中，提出了一些物质，其中二氧化钛依赖于矿物组分。一个产品的例子是二氧化钛依赖于偏高岭土，如申请人的专利申请MI2007A002387描述的那样。然而，在前述申请中也强调了相关的各种依赖物。二氧化钛的活性有很大不同，这取决于所依赖的物质，且结果产物的性质非常不稳定且不能让人满意。

就水泥材料来说，一种高性能光催化作用是可取的，特征在于非常低的成本/重量比率：这些材料中，微少添加剂的增加导致了产品成本的增加，成本增加明显反映了上述比率，使最终产品冒着卖不出去的风险。

最近，具有光催化活性的光催化复合材料，其中将光催化部分与矿物支持材料相结合，通过低成本生产过程而被有可能的获得，这种需求依然没有广泛地实现。

钛酸钙是一种具有耐火性、耐化性、半导体性质的材料。在自然界中存在各种形式的钛酸钙(例如钙钛矿)，钛酸钙以钙和钛之间的不同比率的混合相为特征，例如，CaTiO₃，Ca₃Ti₂O₇，Ca₄Ti₃O₁₀，CaTi₄O₉，CaTi₂O₅，Ca₂TiO₄，CaTi₂O₄(OH)₂等。钛酸钙可以通过干法或湿发来制备。干法制备是将二氧化钛与碳酸钙在温度高于1300℃时起反应(Izv.Akad.Nauk USSR-Neorg.Mater.，11(1975)1622)。湿法制备采用了不同的方式，例如，在蒸压器内，水热地加热一种草酸钛含水悬浊液和含水钛凝胶至150-200℃(T.R.N.Kutty and R.Vivekanandam，Mater.Lett.，5(1987)79-83)。同样已知一种通过过氧化物的方式获取钛酸钙的方法，即采用过氧化氢和氨处理一种氯化钙和氯化钛的水溶液，然后煅烧所取得的沉淀物(Pfaff，J.Eur.Ceram.Soc.，9，1992，293-299)。

偶然描述了水泥和钛的混合物，例如JP2000226248描述了具有优良火焰特性和耐酸性质的水泥混合物，其包含了一种含有钛酸钾和二氧化钛的陶瓷粉末。

发明内容

一种新型光催化复合材料现在已经被认同，其中钛元素牢固稳定地与水泥领域中普遍使用的一种矿物相结合，该矿物是石灰石。复合材料是通过将二氧化钛前驱物质和石灰石在基础溶液中反应而生成，之后准确的洗涤、干燥并煅烧固体获得物。复合材料包含了石灰石、二氧化钛和钛酸钙，后者的特征在于其具有目前不公知的两种结晶相(其中特征归类为CT2和CT5)。像这样被使用或者与其他成分相混合的上述所得复合材料，已经显示出出乎意料的高光催化活性。

附图说明

图1.取决于光催化复合材料STCA06处理温度的BET比表面积变化趋势；