CN1994960A

CN1994960A - 一种含能粒子激发型高效空气负离子材料及制备方法

Info

Publication number: CN1994960A
Application number: CN 200510138205
Authority: CN
Inventors: 董发勤; 袁昌来
Original assignee: Southwest University of Science and Technology
Current assignee: Southwest University of Science and Technology
Priority date: 2005-12-31
Filing date: 2005-12-31
Publication date: 2007-07-11

Abstract

本发明涉及一种含能粒子激发型高效空气负离子材料及制备方法，属功能材料技术领域。它是利用携能物质、稀土氧化物、二氧化钛、电气石为原料，采用机械化学复合方法制备而成的能够产生高效率空气负离子的复合材料。含能粒子激发型高效空气负离子材料产生的空气负离子，具有调节人体生理机能，消除疲劳，改善心脑血管疾病症状，提高人体免疫力等。同时能抑制多种病菌繁殖，能净化室内的尘、烟、花粉、毛屑等可吸入颗粒物。可广泛用于涂料、乳胶漆、腻子、天花板、家具涂层等建筑材料中，也可用于塑料、纤维等领域。

Description

一种含能粒子激发型高效空气负离子材料及制备方法

(一)技术领域：本发明涉及一种含能粒子激发型高效空气负离子材料及制备方法，属功能材料技术领域。

(二)背景技术：空气负离子主要是由O^2-(H₂O)或OH^-(H₂O)_n或CO₃ ^2-(H₂O)_n离子组成，它是空气的维生素，具有降尘、灭菌、净化氡的子体以及生理保健等功能。当环境空气负离子浓度超过700个/cm³时对人体有益，达到1万个/cm³以上的浓度时能够治疗疾病。有研究发现，在空气负离子平均浓度为1.63×10⁶个/cm³的环境下，空气负离子对改善矽肺的呼吸***症状，减轻肺损伤，阻抑矽肺进展有一定作用。时下人居环境中空气负离子的产生一般为空气负离子发生器，其原理是放电电离空气产生空气负离子。但是，这种放电技术在放电过程中会带来一些意想不到的重离子(负离子与空气中的尘埃结合而成为具有一定极性的污染粒子)，反而对入居环境造成一定的伤害。开发一种类似森林自然产生空气负离子的材料显得格外重要，这方面的研究或专利主要集中在电气石方面，见专利JP2003267792、JP2003247280、公开号为1386550和1563219的中国专利等，也有部分涉及利用稀土元素的材料，见公开号为1227205的中国专利。从他们的研究结果来看，电气石或稀土产生的空气负离子浓度还比较低，远达不到森林那样高的空气负离子浓度，从空气负离子的来源可知，能量激发是空气负离子产生的主要诱因之一。建材工业信息杂志李蕊报道日本神东涂料公司推出一种新型的负离子涂料，就是利用其含有的微弱放射性稀有元素放出的短波长电磁波(形成radical状态)增加负离子。

本发明的任务是：提供一种利用携能物质如携能CeO₂、石英等和氧化镧、氧化镨、氧化钕、二氧化钛、电气石为原料，以携能物质释放的含能粒子为激发源，采用机械化学复合方法制备而成的能够产生高效率空气负离子的复合材料及其制备方法。

(三)发明内容：

1)、本发明的技术方案是：

一种含能粒子激发型高效空气负离子材料及制备方法，其特征是以携能物质分别与二氧化钛、稀土氧化物中的1～3种、纳米二氧化钛、电气石复合而成。稀土氧化物为氧化镧、氧化镨、氧化钕。其中氧化镧、氧化镨、氧化钕的粒度在0.1～10μm之间，二氧化钛粒度在1nm-5μm之间，复合方式均采用机械化学复合方法，携能物质主要包括CeO₂、石英晶体等能够释放含能粒子的物质。具体方法如下：

①将氧化镧、氧化镨、氧化钕以及二氧化钛分别与携能物质如混合，然后在高速混合搅拌机上进行机械化学复合。其中氧化镧、氧化镨、氧化钕、二氧化钛在两相复合体系中均占总重量百分含量的8～60％，携能物质与二氧化钛复合后须在300～800℃范围内热处理。

②将氧化镧、氧化镨(氧化镧、氧化钕或氧化镨、氧化钕)与携能物质混合，然后在高速混合搅拌机上进行机械化学复合。它们各自的重量百分含量为：携能物质为40～80％；氧化镧、氧化镨(氧化镧、氧化钕或氧化镨、氧化钕)均为8～40％。上述三种氧化物的任意组合均为100％。

③将氧化镧、氧化镨、氧化钕与携能物质混合，然后在高速混合搅拌机上进行机械化学复合。它们各自的重量百分含量为：携能物质为40～80％；氧化镧、氧化镨、氧化钕均为6～40％。上述四种氧化物的任意组合均为100％。

④将氧化镧、氧化镨、氧化钕分别与携能物质、二氧化钛两种物质混合，然后在高速混合搅拌机上进行机械化学复合。它们各自的重量百分含量为：携能物质为30～70％；二氧化钛为8～20％；其中氧化镧、氧化镨、氧化钕在三相复合体系中均为6～40％，复合后须在300～800℃范围内热处理。上述三种氧化物的任意组合均为100％。

⑤将氧化镧、氧化镨(氧化镧、氧化钕或氧化镨、氧化钕)与携能物质、二氧化钛混合，然后在高速混合搅拌机上进行机械化学复合。它们各自的重量百分含量为：携能物质为30～70％；二氧化钛为8～20％；氧化镧、氧化镨(氧化镧、氧化钕或氧化镨、氧化钕)均为6～40％，复合后须在300～800℃范围内热处理。上述四种氧化物的任意组合均为100％。

⑥将氧化镧、氧化镨、氧化钕、携能物质、二氧化钛五种粉体混合，然后在高速混合搅拌机上进行机械化学复合。它们各自的重量百分含量为：携能物质为30～70％；二氧化钛为8～20％；氧化镧、氧化镨、氧化钕均为6～30％。复合后须在300～800℃范围内热处理。上述五种氧化物的任意组合均为100％。

⑦将电气石和携能物质复合，携能物质为60～70％；电气石40～30％复合后须在300～800℃范围内热处理。

⑧纳米TiO₂促进携能物质释放负离子，携能物质为80～90％；纳米TiO₂ 20～10％，复合后须在分别取400℃、500℃、600℃、800℃、1000℃下热处理。

⑨在固定携能物质含量为4％的前提下，纳米TiO₂为60％(其余为电气石含量)时获得约3000个/cm³的空气负离子浓度，且放射性在建材C类指标允许范围内。

2)、本发明的特点：

1)首次用携能物质释放的含能粒子为激发源制备了能产生较高空气负离子浓度的含能粒子激发型矿物复合材料，且放射性在建材C类指标允许范围内。

2)以稀土氧化物(氧化镧、氧化镨、氧化钕)、纳米TiO₂均能够促进携能物质释放含能粒子产生更高的空气负离子；

3)利用携能物质中放射性物质钍元素产生的射线，以散射的形式释放出来，当携能物质中的钍元素被电气石表面吸附并发散射线时，部分射线被电气石的微弱电场所定向，使电气石颗粒表面产生强大的定向粒子流，定向粒子流接触到空气中的水分子甚至是普通的空气分子时，迅速电离这些分子，电离达到一定程度后，正离子就饱和，从而增加了空气负离子。

4)利用携能物质和纳米TiO₂复合热处理后所产生的微量的金红石相，微量金红石相纳米二氧化钛的存在，使得这种复合相纳米二氧化钛更容易被短波长的射线(放射性物质的射线)所激发，产生电子-空穴对，大量分离的电子能够促进产生更多的空气负离子。

5)应用领域：用稀土氧化物和二氧化钛以及电气石制备的含能粒子激发型空气负离子材料，能够用于涂料、乳胶漆、腻子、天花板、家具涂层等建筑材料中，实现家居环境的保健功能。也可用于塑料、纤维等需要产生空气负离子的地方。

(四)具体实施方式：

本发明的主要原料为携能物质、氧化镧、氧化镨、氧化钕、二氧化钛。测试方法为：

空气负离子测试空间：V＝1m³的密闭木箱；粉体容量为100g；接触面积S＝0.5m²；测试时间：6h；测试条件：常温常压，湿度75％，离子计数器(精度10个/cm³，上海牧晨公司)的接地线必须与大地接触，箱子中正上方70cm处有一个微型低速风扇(直径：500mm；转速：375r/min；额定功率：8W)，主要在于使离子流充分混匀，避免正离子或负离子过度集中所引起的测试范围变化过大或数值范围不稳定。

下面是含能粒子激发型空气负离子材料制备的具体实施方法。

1、携能CeO₂/二氧化钛复合型含能粒子激发空气负离子材料的具体实施方式：

实施例编号	CeO₂(wt％)	二氧化钛(wt％)	空气负离子浓度(个/cm³)
实施例编号	CeO₂(wt％)	二氧化钛(wt％)	空气负离子浓度(个/cm³)	12	8090	2010	46002200

注：CeO₂粒度为2.6μm，二氧化钛为20nm，热处理温度为600℃。

2、携能CeO₂/稀土复合型含能粒子激发空气负离子材料的具体实施方式：

实施例编号	CeO₂(wt％)	氧化镧(wt％)	氧化镨(wt％)	氧化钕(wt％)	空气负离子浓度(个/cm³)
实施例编号	CeO₂(wt％)	氧化镧(wt％)	氧化镨(wt％)	氧化钕(wt％)	空气负离子浓度(个/cm³)	1234567	60808052.850.450.460	40//35.233.6/15	/20/12/33.615	//20/161610	2500240022003200340028002900

注：所有稀土氧化物粒度均为2.6μm左右。

3、携能CeO₂/二氧化钛/稀土复合型CeO₂基高效空气负离子材料的具体实施方式：

实施例编号	CeO₂(wt％)	二氧化钛(wt％)	氧化镧(wt％)	氧化镨(wt％)	氧化钕(wt％)	空气负离子浓度(个/cm³)
实施例编号	CeO₂(wt％)	二氧化钛(wt％)	氧化镧(wt％)	氧化镨(wt％)	氧化钕(wt％)	空气负离子浓度(个/cm³)	1234567	50.473.673.650606060	1688228128	33.6//1820/10	/18.4/10/1410	//18.4/121412	5500400045002800306029003100

注：稀土氧化物粒度均为2.6μm左右，二氧化钛为20nm。

按上述各实施例配料并按照前述生产方法即可制造出达到本发明目的的产品。

本发明中的稀土(CeO₂、氧化镧、氧化镨、氧化钕)和二氧化钛的各组分用量没有严格限定，等份或非等份均可。只要其总量达到即可。

本发明的实施例均可实施。本发明不限于这些实施例。

Claims

1、一种含能粒子激发型空气负离子材料，其特征在于，它是将携能物质分别与二氧化钛、稀土氧化物中的1-3种、纳米二氧化钛以及电气石复合而制得。

2、根据权利要求1所述的含能粒子激发型空气负离子材料的制备方法，其特征在于，它是将8～40％的氧化镧、8～40％的氧化镨或氧化钕与40～80％的携能物质混合，然后在高速混合搅拌机上进行机械化学复合。

3、根据权利要求1所述的含能粒子激发型空气负离子材料的制备方法，其特征在于，它是将8～40％的氧化镨、8～40％的氧化钕与40～80％的携能物质混合，然后在高速混合搅拌机上进行机械化学复合。

4、根据权利要求1所述的含能粒子激发型高效空气负离子材料的制备方法，其特征在于，它是将6～40％的氧化镧、6～40％的氧化镨、6～40％的氧化钕与40～80％的携能物质混合，然后在高速混合搅拌机上进行机械化学复合。

5、根据权利要求1所述的含能粒子激发型高效空气负离子材料的制备方法，其特征在于，它是将6～40％的氧化镧、6～40％的氧化镨、6～40％的氧化钕分别与30～70％的携能物质、8～20％的二氧化钛两种物质混合，然后在高速混合搅拌机上进行机械化学复合。

6、根据权利要求1所述的含能粒子激发型高效空气负离子材料的制备方法，其特征在于，它是将6～40％的氧化镧、6～40％的氧化镨或氧化钕、30～70％的携能物质、8～20％的二氧化钛四种粉体混合，然后在高速混合搅拌机上进行机械化学复合。

7、根据权利要求1所述的含能粒子激发型高效空气负离子材料的制备方法，其特征在于，它是将6～40％的氧化镨、6～40％的氧化钕、30～70％的携能物质、8～20％的二氧化钛四种粉体混合，然后在高速混合搅拌机上进行机械化学复合。

8、根据权利要求1所述的含能粒子激发型空气负离子材料的制备方法，其特征在于，它是将6～30％的氧化镧、6～30％的氧化镨、6～30％的氧化钕、30～70％的携能物质、8～20％的二氧化钛五种粉体混合，然后在高速混合搅拌机上进行机械化学复合。

9、根据权利要求1所述的含能粒子激发型空气负离子材料的制备方法，其特征在于，它是先将TiO₂ 20～10％的含能物质和80～90％纳米二氧化钛混合，然后在高速混合搅拌机上进行机械化学复合；再分别经400℃、500℃、600℃、800℃、1000℃热处理。

10、根据权利要求1所述的含能粒子激发型空气负离子材料的制备方法，其特征在于，它是将1-4％的携能物质含量、8-60％的纳米TiO₂及余量为电气石的三种粉体混合，然后在高速混合搅拌机上进行机械化学复合。