本发明属于硅藻泥制备的
技术领域：
，具体涉及一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥及其制备方法。
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。硅藻泥涂料是一种高科技的新型内墙装饰材料，硅藻泥的主要成分是硅藻土，外观为粉末状。硅藻泥比活性炭要多5000-6000倍的小孔，因而具有极强的吸附能力。硅藻泥吸附甲醛功能是需要吸收大量水辅助，缓慢持续释放负氧离子，能有效分解甲醛、甲苯等有害致癌物质，但是在外界条件改变的情况下，甲醛很容易脱附出来。硅藻泥表面有无数的小孔，对房间里的甲醛有一定的吸附作用，在一定程度上可以降低室内空气中的甲醛浓度。但硅藻泥只能吸收，不能分解，甲醛达到一定量时会释放出来。室外空气比较干净的时候，吸附饱和的硅藻泥会往外面散发甲醛。要想硅藻泥能够长期吸附并分解甲醛必须具有以下四大基础特征，第一：硅藻土的含量，硅藻土具有优越的微孔结构可以吸附甲醛、苯等大分子气体物质，其作用要强于活性炭5000倍，硅藻土的微孔结构产生了“微观吸附力”，先把有害气体吸过来，硅藻泥涂层就相当于空气净化器的滤网，先把这些气体分子“收纳”。不难看出，硅藻土的含量越高，单位空隙就越多，吸附能力就越强大，为硅藻泥的净化效率夯实了基础。所以，硅藻土含量是硅藻泥净化能力的基础条件，消费者在选择硅藻泥的时候应把硅藻土含量的检验当做选择优质硅藻泥的重要衡量标准。“硅藻泥干片漂浮法”可以为硅藻土含量高低的检测提供一个较为快捷的依据。第二：必须负载纳米光触媒，硅藻土含量再高，也有饱和的时候，如果不把吸进来的有害气体分子予以分解，就像活性炭一样，有害气体在室内空气浓度较低的时候还会释放出来，那么祛除甲醛净化空气的能力就是虚无的了。光触媒的科学运用可以发生一种“类光合作用”，把甲醛、苯等这些不稳定的气体分子氧化为对人体无害的二氧化碳和水，这就是著名的“本多作用的光催化反应”，可强效分解各种具有不稳定化学键的有机化合物和部分无机物，并可破坏细菌的细胞膜和凝固病毒的蛋白质载体，具有防霉抗霉的功能性。第三：硅藻的空隙不能被堵塞，硅藻泥的主要成分硅藻土几乎是没有任何粘合能力干粉状态，要想把硅藻土添加色彩后搅拌上墙达到装饰家居的目的就必须要添加粘合剂，粘合剂的成分、比例成为了硅藻泥的技术核心：加多了，会堵塞硅藻的微孔，起不到吸附有害气体的目的，加少了，会导致装饰的墙面脱粉、掉粉污染室内空气，粉尘进入呼吸道造成呼吸道疾病。第四：硅藻泥施工层的厚度，硅藻泥施工厚度是极其重要的，如海绵吸水，如果海绵太薄，那么它的吸水能力就大打折扣。因此为了提高硅藻泥对甲醛的处理能力，目前对硅藻泥的改性手段主要包括添加甲醛吸附剂、负载甲醛分解剂、以及光催化剂等方式。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。公开号为cn107118596a的中国发明专利，公开了一种可降解甲醛的硅藻泥墙面装饰涂料，在目前的商用硅藻泥涂料粉体中加入具有优良光催化能力的介孔二氧化钛组分，其加入的介孔二氧化钛量为硅藻泥粉体总质量的1-4%，所加入的介孔二氧化钛的平均孔径为8-20nm，平均比表面积为250-300m2•g-1。该发明主要通过将介孔二氧化钛加入到硅藻泥涂料中，然后对甲醛进行降解。但是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。技术实现要素：针对现有的硅藻泥产品在自然光下难以实现光催化降解甲醛的问题，本发明开发了一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥及其制备方法。一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥的其制备方法，包括以下步骤：a、将硅藻土原土研磨，过240目～500目筛，加入质量浓度为40％～70％的硫酸溶液，在常温下连续搅拌4～8h，用去离子水清洗过滤，80℃的烘箱中干燥，在350℃～600℃的马弗炉中煅烧2h～4h，得到处理后的硅藻土；b、将步骤a得到的处理后的硅藻土加入无水乙醇中，再加入钛源，碘单质，组成混合溶液，超声搅拌30min后形成溶胶，静置5～15h后形成凝胶，陈化过夜后放在烘箱中烘干研细，最后在600～650℃条件下煅烧2h，即得到碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉；c、将步骤b得到的碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉和可分散胶粉、羟丙基甲基纤维素醚、硅酸盐水泥、灰钙粉、凹凸棒粉、水洗石英砂、滑石粉、植物纤维、无机颜料混合均匀后得到一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥。进一步的，所述一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥的其制备方法，步骤b中所述处理后的硅藻土、无水乙醇、钛源、碘单质的质量比为1～2.5:5～10:1～3:0.1～0.3。研究表明，纳米tio2中掺杂卤素，不仅影响了其相结构、孔径和比表面积，而且还提高了紫外光的吸收率和可见光活性，其中i2掺杂tio2后光催化活性得到有效提高，实现了对可见光的全频吸收，可显著提高该改性tio2材料的光量子效率，主要是因为i能增强纳米tio2的热稳定性，抑制粒径生长和相结构转变，获得完整的锐钛矿相；i也能改变纳米tio2的表面态，形成若干缺陷或氧空位，阻碍电子与空穴对复合，导致其吸光性能或荧光光谱增强，这在一定程度上加大了催化剂表面-oh和o2-的生成与转移效率。进一步的，所述一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥的其制备方法，步骤b中所述钛源为异丙醇钛、钛酸四丁酯、四氯化钛中的至少一种。进一步的，所述一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥的其制备方法，步骤c中所述碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉、可分散胶粉、羟丙基甲基纤维素醚、硅酸盐水泥、灰钙粉、凹凸棒粉、水洗石英砂、滑石粉、植物纤维、无机颜料的质量比为35～50:2～5:0.4～1:2～5:5～15:5～15:10～25:5～15:0.1～1:0.1～1。可再分散乳胶粉产品为水溶性可再分散粉末，分为乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物等等，喷雾干燥后制成的粉体粘合剂，以聚乙烯醇作为保护胶体。这种粉体在与水接触后可以很快再分散成乳液，可再分散乳胶粉具有高粘结能力。进一步的，所述一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥的其制备方法，步骤c中所述水洗石英砂为白色水洗石英砂；白色水洗石英砂粒径为100目。进一步的，所述一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥的其制备方法，步骤c中所述滑石粉粒径为400目。羟丙基甲基纤维素醚（hpmc）为非离子型纤维素醚，水溶液具有表面活性，透明度高、性能稳定。hpmc具有热凝胶性质，产品水溶液加热后形成凝胶析出，冷却后又溶解，不同规格的产品凝胶温度不同。溶解度随粘度而变化，粘度越低，溶解度越大，不同规格的hpmc其性质有一定差异，hpmc在水中溶解不受ph值影响。颗粒度：100目通过率大于100%。堆密度：0.25-0.70g/(通常0.4g/左右)，比重1.26-1.31。变色温度：180-200℃，炭化温度：280-300℃。hpmc具有增稠能力，排盐性、ph稳定性、保水性、尺寸稳定性、优良的成膜性以及广泛的耐酶性、分散性和粘结性等特点。进一步的，所述一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥的其制备方法，步骤c中所述羟丙基甲基纤维素醚的粘度为50000mpa·s-1。进一步的，所述一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥的其制备方法，步骤c中所述植物纤维的平均长度为0.5cm；这样的长度既能增加硅藻泥墙面的强度，又不至于形成的墙面太粗糙。所述植物纤维为亚麻纤维、竹纤维、纸浆纤维中的至少一种，这些植物纤维来源广泛，成本低，用于墙面硅藻泥中性能最优。进一步的，所述一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥的其制备方法，步骤c中所述无机颜料为常规色料。本发明还提供一种上述制备方法制备得到的一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥。本发明通过溶胶-凝胶法将碘分子植入到二氧化钛的纳孔中，通过碘分子实现二氧化钛对可见光的吸收，从而实现二氧化钛能在可见光照下降解甲醛的能力。具体地，将碘单质加入到异丙醇钛中，在室温下连续搅拌30-40小时，获得粉末在100℃下干燥后，在500℃下煅烧6-7小时，得到碘掺杂纳米二氧化钛。通过碘掺杂二氧化钛可以提高二氧化钛对可见光波长的吸收范围，从而增强其在可见光照下降解甲醛的能力。通过高温煅烧后，未进入到二氧化钛纳孔中的碘分子都会挥发，保证存在的碘分子植入到二氧化钛纳孔中以实现二氧化钛对可见光的吸收。本发明一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥及其制备方法，通过溶胶-凝胶法将碘植入到二氧化钛的纳孔中，通过碘掺杂二氧化钛可以提高二氧化钛对可见光波长的吸收范围，从而增强其在可见光照下降解甲醛的能力，制备得到的硅藻泥可以很好的吸附并降解甲醛。具体实施方式以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。实施例1一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥的其制备方法，包括以下步骤：a、将硅藻土原土研磨，过500目筛，加入质量浓度为60％的硫酸溶液，在常温下连续搅拌6h，用去离子水清洗过滤，80℃的烘箱中干燥，在450℃的马弗炉中煅烧3h，得到处理后的硅藻土；b、将步骤a得到的处理后的硅藻土加入无水乙醇中，再加入钛源，碘单质，组成混合溶液，超声搅拌30min后形成溶胶，静置10h后形成凝胶，陈化过夜后放在烘箱中烘干研细，最后在620℃条件下煅烧2h，即得到碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉；所述处理后的硅藻土、无水乙醇、钛源、碘单质的质量比为2:8:2:0.2；所述钛源为异丙醇钛；c、将步骤b得到的碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉和可分散胶粉、粘度为50000mpa·s-1的羟丙基甲基纤维素醚、硅酸盐水泥、灰钙粉、凹凸棒粉、水洗石英砂、粒径为400目的滑石粉、长度为0.5cm的植物纤维、无机颜料混合均匀后得到一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥；所述碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉、可分散胶粉、羟丙基甲基纤维素醚、硅酸盐水泥、灰钙粉、凹凸棒粉、水洗石英砂、滑石粉、植物纤维、无机颜料的质量比为40:3:0.6:3:10:10:15:10:0.5:0.5；所述水洗石英砂为粒径为100目的白色水洗石英砂；所述植物纤维为亚麻纤维；所述无机颜料为氧化铁红。实施例2一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥的其制备方法，包括以下步骤：a、将硅藻土原土研磨，过240目筛，加入质量浓度为40％的硫酸溶液，在常温下连续搅拌4h，用去离子水清洗过滤，80℃的烘箱中干燥，在350℃的马弗炉中煅烧2h，得到处理后的硅藻土；b、将步骤a得到的处理后的硅藻土加入无水乙醇中，再加入钛源，碘单质，组成混合溶液，超声搅拌30min后形成溶胶，静置5h后形成凝胶，陈化过夜后放在烘箱中烘干研细，最后在600℃条件下煅烧2h，即得到碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉；所述处理后的硅藻土、无水乙醇、钛源、碘单质的质量比为1:5:2:0.1；所述钛源为钛酸四丁酯；c、将步骤b得到的碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉和可分散胶粉、粘度为50000mpa·s-1的羟丙基甲基纤维素醚、硅酸盐水泥、灰钙粉、凹凸棒粉、水洗石英砂、粒径为400目的滑石粉、长度为0.5cm的植物纤维、无机颜料混合均匀后得到一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥；所述碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉、可分散胶粉、羟丙基甲基纤维素醚、硅酸盐水泥、灰钙粉、凹凸棒粉、水洗石英砂、滑石粉、植物纤维、无机颜料的质量比为50:5:0.4:2:5:10:17:12:0.7:0.9；所述水洗石英砂为粒径为100目的白色水洗石英砂；所述植物纤维为竹纤维；所述无机颜料为氧化铁红。实施例3一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥的其制备方法，包括以下步骤：a、将硅藻土原土研磨，过300目筛，加入质量浓度为60％的硫酸溶液，在常温下连续搅拌6h，用去离子水清洗过滤，80℃的烘箱中干燥，在500℃的马弗炉中煅烧3h，得到处理后的硅藻土；b、将步骤a得到的处理后的硅藻土加入无水乙醇中，再加入钛源，碘单质，组成混合溶液，超声搅拌30min后形成溶胶，静置8h后形成凝胶，陈化过夜后放在烘箱中烘干研细，最后在620℃条件下煅烧2h，即得到碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉；所述处理后的硅藻土、无水乙醇、钛源、碘单质的质量比为2:9:1:0.2；所述钛源为四氯化钛；c、将步骤b得到的碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉和可分散胶粉、粘度为50000mpa·s-1的羟丙基甲基纤维素醚、硅酸盐水泥、灰钙粉、凹凸棒粉、水洗石英砂、粒径为400目的滑石粉、长度为0.5cm的植物纤维、无机颜料混合均匀后得到一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥；所述碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉、可分散胶粉、羟丙基甲基纤维素醚、硅酸盐水泥、灰钙粉、凹凸棒粉、水洗石英砂、滑石粉、植物纤维、无机颜料的质量比为40:4:0.7:3:13:12:18:13:0.6:0.8；所述水洗石英砂为粒径为100目的白色水洗石英砂；所述植物纤维为纸浆纤维；所述无机颜料为氧化铁黄颜料。实施例4一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥的其制备方法，包括以下步骤：a、将硅藻土原土研磨，过400目筛，加入质量浓度为50％的硫酸溶液，在常温下连续搅拌6h，用去离子水清洗过滤，80℃的烘箱中干燥，在450℃的马弗炉中煅烧3h，得到处理后的硅藻土；b、将步骤a得到的处理后的硅藻土加入无水乙醇中，再加入钛源，碘单质，组成混合溶液，超声搅拌30min后形成溶胶，静置8h后形成凝胶，陈化过夜后放在烘箱中烘干研细，最后在640℃条件下煅烧2h，即得到碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉；所述处理后的硅藻土、无水乙醇、钛源、碘单质的质量比为1.5:9:1:0.2；所述钛源为异丙醇钛；c、将步骤b得到的碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉和可分散胶粉、粘度为50000mpa·s-1的羟丙基甲基纤维素醚、硅酸盐水泥、灰钙粉、凹凸棒粉、水洗石英砂、粒径为400目的滑石粉、长度为0.5cm的植物纤维、无机颜料混合均匀后得到一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥；所述碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉、可分散胶粉、羟丙基甲基纤维素醚、硅酸盐水泥、灰钙粉、凹凸棒粉、水洗石英砂、滑石粉、植物纤维、无机颜料的质量比为40:3:0.6:4:12:11:18:13:0.6:0.5；所述水洗石英砂为粒径为100目的白色水洗石英砂；所述植物纤维为亚麻纤维；所述无机颜料为锌白。实施例5一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥的其制备方法，包括以下步骤：a、将硅藻土原土研磨，过450目筛，加入质量浓度为40％的硫酸溶液，在常温下连续搅拌7h，用去离子水清洗过滤，80℃的烘箱中干燥，在550℃的马弗炉中煅烧2.5h，得到处理后的硅藻土；b、将步骤a得到的处理后的硅藻土加入无水乙醇中，再加入钛源，碘单质，组成混合溶液，超声搅拌30min后形成溶胶，静置13h后形成凝胶，陈化过夜后放在烘箱中烘干研细，最后在610℃条件下煅烧2h，即得到碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉；所述处理后的硅藻土、无水乙醇、钛源、碘单质的质量比为2:8:2:0.2；所述钛源为异丙醇钛；c、将步骤b得到的碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉和可分散胶粉、粘度为50000mpa·s-1的羟丙基甲基纤维素醚、硅酸盐水泥、灰钙粉、凹凸棒粉、水洗石英砂、粒径为400目的滑石粉、长度为0.5cm的植物纤维、无机颜料混合均匀后得到一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥；所述碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉、可分散胶粉、羟丙基甲基纤维素醚、硅酸盐水泥、灰钙粉、凹凸棒粉、水洗石英砂、滑石粉、植物纤维、无机颜料的质量比为45:2:0.5:3:12:14:19:13:0.6:0.8；所述水洗石英砂为粒径为100目的白色水洗石英砂；所述植物纤维为纸浆纤维；所述无机颜料为钛白。实施例6一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥的其制备方法，包括以下步骤：a、将硅藻土原土研磨，过350目筛，加入质量浓度为50％的硫酸溶液，在常温下连续搅拌4h，用去离子水清洗过滤，80℃的烘箱中干燥，在400℃的马弗炉中煅烧2h，得到处理后的硅藻土；b、将步骤a得到的处理后的硅藻土加入无水乙醇中，再加入钛源，碘单质，组成混合溶液，超声搅拌30min后形成溶胶，静置11h后形成凝胶，陈化过夜后放在烘箱中烘干研细，最后在640℃条件下煅烧2h，即得到碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉；所述处理后的硅藻土、无水乙醇、钛源、碘单质的质量比为2.5:9:2:0.2；所述钛源为四氯化钛；c、将步骤b得到的碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉和可分散胶粉、粘度为50000mpa·s-1的羟丙基甲基纤维素醚、硅酸盐水泥、灰钙粉、凹凸棒粉、水洗石英砂、粒径为400目的滑石粉、长度为0.5cm的植物纤维、无机颜料混合均匀后得到一种利用可见光催化降解甲醛的硅藻泥；所述碘改性二氧化钛光触媒/硅藻土复合硅藻粉、可分散胶粉、羟丙基甲基纤维素醚、硅酸盐水泥、灰钙粉、凹凸棒粉、水洗石英砂、滑石粉、植物纤维、无机颜料的质量比为45:3:0.5:3:12:14:18:9:0.8:0.8；所述水洗石英砂为粒径为100目的白色水洗石英砂；所述植物纤维为亚麻纤维；所述无机颜料为氧化铁黄颜料。对比例1对比例1在处理过程中未加入碘进行掺杂,其余与实施例1相同。性能测试：参考建材行业标准《室内空气净化功能涂覆材料净化性能jc/t1074-2008》对实施例1~6和对比例1进行去除甲醛测定。具体为：将实施例1~6及对比例1制得的具有可见光催化能力的硅藻泥装饰材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2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；再将37%的甲醛溶液喷射进实验舱和空白舱，保持实验舱和空白舱内的初始甲醛浓度为0.8mg/m3，48小时后检测空白箱和实验箱内甲醛浓度。测试结果如下表1：表1：实验组作用物初始甲醛浓度（mg/m3）48h后甲醛浓度（mg/m3）甲醛去除率%空白空白玻璃板0.80.7526.00%1#对比例1硅藻泥0.80.17478.25%2#实施例1硅藻泥0.80.04594.38%3#实施例2硅藻泥0.80.05792.88%4#实施例3硅藻泥0.80.06392.13%5#实施例4硅藻泥0.80.03895.25%6#实施例5硅藻泥0.80.05792.88%7#实施例6硅藻泥0.80.06691.75%由以上数据可得，本发明制备的硅藻泥产品在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。且通过碘改性后的二氧化钛对甲醛的去除率明显多于未通过碘改性的二氧化钛。当前第1页12