[发明专利]一种含硼碳氮的光催化水泥砂浆及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含硼碳氮的光催化水泥砂浆及其制备方法，光催化水泥砂浆按重量份的原料配比包括：水泥4~10份、机制砂10~35份、硼碳氮0.004~0.02份、纳米蒙脱土0.005~0.014份、去离子水2~6份；制备方法按如下步骤进行：步骤一：制备附膜液；步骤二：机制砂表面附膜；步骤三：制备固体拌合物；步骤四：制备硼碳氮分散液；步骤五：制备光催化水泥砂浆；本发明采用三维层状多孔硼碳氮作为水泥砂浆的纳米光催化材料，在可见光照射下可显著提高降解污染物的效率；通过将硼碳氮分别加入水泥和水中，提高硼碳氮在水泥砂浆中的分散性，保证光催化降解污染物的效果，为推动光催化水泥砂浆的应用起到积极的促进作用。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种含硼碳氮的光催化水泥砂浆及其制备方法。

背景技术

水泥砂浆是由水泥、细骨料和水为主要原料进行拌合，硬化后具有强度的工程材料，主要用于砌筑、抹面和装饰工程等。光催化水泥砂浆是在制备水泥砂浆的过程中掺入纳米光催化材料，在太阳光作用下实现污染物降解的一种复合材料。光催化水泥砂浆主要应用于建筑工程的表面或路面材料中，起到净化空气的作用。光催化水泥砂浆的应用效果受纳米光催化材料的性质、与光源的接触面积及其与水泥等材料复合效果的直接影响。目前，应用于水泥基材料中常见的纳米光催化材料是二氧化钛和石墨相氮化碳等，但两者在实际应用时都存在着诸多问题，汇总如下：

（1）由于受材料自身禁带宽度的限制，二氧化钛的光催化主要依赖于紫外线，而紫外线约占太阳光的4.5%；石墨相氮化碳无光催化性能或主要依赖太阳光谱中蓝紫光发生光催化反应，两种材料对太阳光的利用率均较低，一定程度上阻碍了光催化水泥砂浆的推广应用。

（2）常见的二氧化钛和石墨相氮化碳的结构形式主要为一维结构和二维结构，其结构形式决定了二氧化钛和石墨相氮化碳的比表面积均较小，光生电子和空穴容易复合，光催化效果较差。

（3）目前多数纳米光催化材料都是直接掺和在水泥里，由于纳米材料极易产生团聚，难以与水泥和砂一起拌合均匀，既影响了水泥砂浆的强度，又降低了纳米光催化材料与光源的接触面积，从而影响了使用过程中的光催化效果。

硼碳氮是近年来新兴的一种非金属无机半导体材料，已逐渐应用于锂离子电池、气体吸附和超级电容器等方面，但是未见将其用于制备光催化水泥砂浆及其制作方法的相关文献。因此，为了提高光催化的效果，设计一种新的光催化水泥砂浆及其制作方法具有重要的意义。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种含硼碳氮的光催化水泥砂浆及其制备方法，显著提高了降解污染物的效率，为推动光催化水泥砂浆的大规模应用起到了积极的促进作用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含硼碳氮的光催化水泥砂浆，所述光催化水泥砂浆按重量份的原料配比包括：水泥4~10份、机制砂10~35份、硼碳氮0.004~0.02份、纳米蒙脱土0.005~0.014份、去离子水2~6份。

进一步，所述光催化水泥砂浆按重量份的原料配比包括：水泥4.5~8份、机制砂13~25份、硼碳氮0.004~0.015份、纳米蒙脱土0.0053~0.011份、去离子水2.2~4.8份。

优选的，所述光催化水泥砂浆按重量份的原料配比包括：水泥5份、机制砂15份、硼碳氮0.005份、纳米蒙脱土0.006份、去离子水2.5份。

进一步，所述机制砂的粒径为0.25~4.75mm，所述纳米蒙脱土的粒径为20~65nm。

进一步，所述水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥中的任意一种。

进一步，所述硼碳氮是具有三维层状多孔结构的纳米硼碳氮。