專利名稱：一種用于炭雕工藝的自清潔活性炭材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于炭雕工藝的自清潔活性炭材料的制備方法。確切地說是制備了一種 在孔隙內(nèi)負(fù)載了納米二氧化鈦的活性炭塊材料。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代生活中，室內(nèi)空氣環(huán)境污染問題日益受到人們的關(guān)注。例如香煙燃燒時(shí)，釋放的 煙氣中含有尼古丁、 一氧化碳、醛類、胺類等多種有害成分，危害人體健康。大量的裝修材 料的使用，使得我們?nèi)粘Ｉ畹目臻g內(nèi)含有各種有害有毒氣體，如甲醛、苯、甲苯、 一氧 化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氫、氮的氧化物、氨、甲垸等。這些有毒氣體極大地危害 了人們的健康，嚴(yán)重的甚至可以引發(fā)多種疾病并致癌。有關(guān)資料表明，全球每年死于因室內(nèi) 環(huán)境污染的人數(shù)達(dá)280萬，室內(nèi)空氣中存在300多種污染物，有約68%的人體疾病與室內(nèi)污 染有關(guān)。因此有效凈化空氣，消除室內(nèi)的有毒物質(zhì)、煙霧和異味等空氣污染物，對(duì)于維護(hù)人 體健康具有十分重要的意義。專利03118337.9， 200610053540.1和200420068472.2都公開了 一種炭雕材料的成型制備工藝。但是工藝過程都較為復(fù)雜，而且所得的炭材料在使用一段時(shí) 間之后，由于活性炭達(dá)到了吸附的飽和度，需要重新高溫處理活化，否則將失去其吸附功能。
二氧化鈦是一種非常好的光降解催化劑，特別是納米級(jí)的二氧化鈦具有更強(qiáng)的催化降解 性能，在使用中經(jīng)常要將其負(fù)載到一種載體上，在二氧化鈦的光催化降解作用下，吸附在載 體上的有毒有機(jī)物質(zhì)可以快速的被降解成水、二氧化碳等分解產(chǎn)物而脫離載體。本專利是將 活性炭?jī)?yōu)良的吸附性能與二氧化鈦非常好的光催化作用相結(jié)合，對(duì)室內(nèi)空氣環(huán)境污染的治理 將起到更好的作用。該種活性炭材料具有自潔凈功能，活性炭的吸附容量是無限的，具有永 久的使用壽命，不需要活化再生。該種活性炭材料對(duì)室內(nèi)的有毒氣體持續(xù)吸附并降解，是純 物理吸附方式和光催化降解的高效結(jié)合。本專利中所制備的活性炭材料，由于力學(xué)性能所限 還不能用于制備家具或門窗等對(duì)力學(xué)性能要求較高的領(lǐng)域，目前的技術(shù)僅適合于對(duì)力學(xué)性能 要求不高的工藝品，另外由于該種材料對(duì)有機(jī)物具有催化降解的功能，所以在制備工藝品時(shí) 所用的色彩顏料必須是陶瓷類的無機(jī)鹽材料。采用此種活性炭材料加工成各種工藝品，既美 化裝飾環(huán)境，又能長期有效的吸附并降解有毒有害氣體，是一種既能凈化室內(nèi)和車箱內(nèi)空氣 又能美化環(huán)境的環(huán)保藝術(shù)品。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)制備用于炭雕工藝的活性炭材料工藝復(fù)雜且需要活化再生的缺點(diǎn)，本 發(fā)明提供了一種制備炭雕工藝用的活性炭材料且在其孔隙內(nèi)負(fù)載納米二氧化鈦粒子的方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的方案是一種制備炭雕工藝用的活性炭且在其孔隙內(nèi)負(fù) 載納米二氧化鈦粒子的方法，其特征在于采用下述方法制備
1) 首先將100 300目的粉狀活性炭，IOO目的中間相瀝青，鈦酸四正丁酯，在高速混
合機(jī)上混合10 15分鐘，制成預(yù)混合粉；然后將預(yù)混合粉放入球磨機(jī)中，加入乙醇，
研磨反應(yīng)5 20小時(shí)；研磨后的混合物在室溫下陳化干燥50 100小時(shí)，破碎至60 100目；其中所述中間相瀝青，鈦酸四正丁酯和乙醇的質(zhì)量和粉狀活性炭質(zhì)量的百分
比如下
中間相瀝青 20% 30% 鈦酸四正丁酯 10% 20% 乙醇 20% 50%
2) 將上述粉狀混合料加到模具中，在3 5MPa的壓力下冷壓預(yù)成型，然后升溫到280 300°C，開始加壓成型，壓強(qiáng)為50 100MPa，在此壓力下保溫15 30分鐘，然后停 止加熱自然冷卻；
3) 將2)中所得的塊材料置于高溫爐中碳化，選用氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣體，碳化升溫速率為0.5 1 。C/min，碳化溫度為800。C 卯(TC;
4) 當(dāng)溫度達(dá)到80(TC 卯(TC時(shí)，抽真空達(dá)到l 2Pa，保溫保壓1 2小時(shí)；
5) 之后以0.5~1°(:/1^11的速率降溫至室溫，在室溫下1 1，5小時(shí)內(nèi)恢復(fù)到常壓，既得到
一種用于炭雕工藝的自清潔活性炭材料。
所述的方法中，在研磨過程中，鈦酸四正丁酯將和乙醇發(fā)生水解反應(yīng)和縮聚反應(yīng)，經(jīng)高 溫處理后能在活性炭的孔隙內(nèi)負(fù)載納米二氧化鈦粒子，所以該種活性炭材料具有自潔凈功 能，可以將吸附于活性炭孔隙內(nèi)的污染物催化降解形成水、二氧化碳等分解產(chǎn)物而脫離活性 炭表面，該種活性炭材料的吸附容量是無限的，具有永久的使用壽命，不需要活化再生，可 以對(duì)室內(nèi)的有毒氣體穩(wěn)定持續(xù)的吸附并降解。用此種活性炭材料加工成各種工藝品，既能美 化裝飾環(huán)境，又能長期有效的吸附并降解有毒有害氣體。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于制備工藝過程簡(jiǎn)單，成本低，活性炭材料的吸附容量 是無限的，具有永久的使用壽命，不需要活化再生，可以對(duì)室內(nèi)的有毒氣體持續(xù)吸附并降解。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:首先將100目的粉狀活性炭500g， 100目的中間相瀝青150g，鈦酸四正丁酯 50g，在高速混合機(jī)上混合15分鐘，制成預(yù)混合粉；然后將預(yù)混合粉放入球磨機(jī)中，加 入乙醇200ml，研磨反應(yīng)15小時(shí)；研磨后的混合物在室溫下陳化干燥50小時(shí)，破碎至 60目；將上述粉狀混合料加到模具中，在5MPa下冷壓預(yù)成型，然后升溫到28(TC，開 始加壓成型，壓強(qiáng)為50MPa，在此壓力下保溫30分鐘，然后停止加熱自然冷卻；接著 將所得的塊材料置于高溫爐中碳化，選用氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣體，碳化升溫速率為rC/min， 碳化溫度為卯(TC;當(dāng)溫度達(dá)到900。C時(shí)，抽真空達(dá)到2Pa,保溫保壓2小時(shí)；之后以1 °C/min的速率降溫至室溫，在室溫下L5小時(shí)內(nèi)恢復(fù)到常壓，既得到一種用于炭雕工藝 的自清潔活性炭材料。
實(shí)施例2:首先將200目的粉狀活性炭1000g， 100目的中間相瀝青200g，鈦酸四正丁酯 100g，在高速混合機(jī)上混合10分鐘，制成預(yù)混合粉；然后將預(yù)混合粉放入球磨機(jī)中，加 入乙醇300ml，研磨反應(yīng)5小時(shí)；研磨后的混合物在室溫下陳化干燥100小時(shí)，破碎至 100目；將上述粉狀混合料加到模具中，在3MPa下冷壓預(yù)成型，然后升溫到300'C，開 始加壓成型，壓強(qiáng)為100MPa,在此壓力下保溫30分鐘，然后停止加熱自然冷卻；將所 得的塊材料置于高溫爐中碳化，選用氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣體，碳化升溫速率為0.5'C/min，碳化 溫度為800'C;當(dāng)溫度達(dá)到80(TC時(shí)，抽真空達(dá)到lPa，保溫保壓1小時(shí)；之后以0.5。C /min的速率降溫至室溫，在室溫下l小時(shí)內(nèi)恢復(fù)到常壓，既得到一種用于炭雕工藝的自 清潔活性炭材料。
實(shí)施例3:首先將100目的粉狀活性炭2000g， 100目的中間相瀝青400g，鈦酸四正丁酯 200g，在高速混合機(jī)上混合15分鐘，制成預(yù)混合粉；然后將預(yù)混合粉放入球磨機(jī)中，加 入乙醇600ml，研磨反應(yīng)20小時(shí)；研磨后的混合物在室溫下陳化干燥100小時(shí)，破碎至 60目；將上述粉狀混合料加到模具中，在5MPa下冷壓預(yù)成型，然后升溫到300'C，開 始加壓成型，壓強(qiáng)為100MPa，在此壓力下保溫30分鐘，然后停止加熱自然冷卻；將所 得的塊材料置于高溫爐中碳化，選用氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣體，碳化升溫速率為0.5'C/min，碳化 溫度為850。C;當(dāng)溫度達(dá)到85(TC時(shí)，抽真空達(dá)到lPa，保溫保壓1小時(shí)；之后以0.5""C /min的速率降溫至室溫，在室溫下1,5小時(shí)內(nèi)恢復(fù)到常壓，既得到一種用于炭雕工藝的 自清潔活性炭材料。
權(quán)利要求
1、一種用于炭雕工藝的自清潔活性炭材料的制備方法，其特征在于采用下述方法制備1)首先將100～300目的粉狀活性炭，100目的中間相瀝青，鈦酸四正丁酯，在高速混合機(jī)上混合10～15分鐘，制成預(yù)混合粉；然后將預(yù)混合粉放入球磨機(jī)中，加入乙醇，研磨反應(yīng)5～20小時(shí)；研磨后的混合物在室溫下陳化干燥50～100小時(shí)，破碎至60～100目；其中所述中間相瀝青，鈦酸四正丁酯，乙醇的質(zhì)量是粉狀活性炭質(zhì)量的百分比如下中間相瀝青 20％～30％鈦酸四正丁酯10％～20％乙醇20％～50％2)將上述粉狀混合料加到模具中，在3～5MPa下冷壓預(yù)成型，然后升溫到280～300℃，開始加壓成型，壓強(qiáng)為50～100MPa，在此壓力下保溫15～30分鐘，然后停止加熱自然冷卻；3)將2)中所得的塊材料置于高溫爐中碳化，選用氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣體，碳化升溫速率為0.5～1℃/min，碳化溫度為800℃～900℃；4)當(dāng)溫度達(dá)到800℃～900℃時(shí)，抽真空達(dá)到1～2Pa，保溫保壓1～2小時(shí)；5)之后以0.5～1℃/min的速率降溫至室溫，在室溫下1～1.5小時(shí)內(nèi)恢復(fù)到常壓，既得到一種用于炭雕工藝的自清潔活性炭材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種用于炭雕工藝的自清潔活性炭材料的制備方法，其特征在 于在活性炭的孔隙內(nèi)負(fù)載了納米二氧化鈦粒子，所以該種活性炭材料具有自潔凈功能，可 以將吸附于活性炭孔隙內(nèi)的污染物催化降解成水、二氧化碳等分解產(chǎn)物而脫離活性炭表面， 所以該種活性炭材料的吸附容量是無限的，具有永久的使用壽命，不需要活化再生，可以對(duì) 室內(nèi)的有毒氣體持續(xù)吸附并降解。用此種活性炭材料加工成各種工藝品，既美化裝飾環(huán)境， 又能長期有效的吸附并降解有毒有害氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于炭雕工藝的自清潔活性炭材料的制備方法，采用下述方法制備首先將粉狀活性炭、粘結(jié)劑和催化劑混合后模壓成型，然后在高溫下炭化處理，即得該種活性炭材料。工藝過程簡(jiǎn)單，成本低，所得材料具有自潔凈功能，可以將吸附于活性炭孔隙內(nèi)的污染物催化降解成水、二氧化碳等分解產(chǎn)物而脫離活性炭表面，所以該種活性炭材料的吸附容量是無限的，具有永久的使用壽命，不需要活化再生，可以對(duì)室內(nèi)的有毒氣體持續(xù)吸附并降解。用此種活性炭材料加工成各種工藝品，既美化裝飾環(huán)境，又能長期有效的吸附并降解有毒有害氣體。
文檔編號(hào)C01B31/08GK101172602SQ20071016531
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者盧文勇, 楊亞妮, 薛萬華, 媛 謝, 趙建國, 趙志戈 申請(qǐng)人:山西大同大學(xué)