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
技術領域：
本發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 在孔隙內負載了納米二氧化鈦的活性炭塊材料。
背景技術：
在現代生活中，室內空氣環境污染問題日益受到人們的關注。例如香煙燃燒時，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，使得我們日常生活的空間內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，嚴重的甚至可以引發多種疾病并致癌。有關資料表明，全球每年死于因室內 環境污染的人數達280萬，室內空氣中存在300多種污染物，有約68%的人體疾病與室內污 染有關。因此有效凈化空氣，消除室內的有毒物質、煙霧和異味等空氣污染物，對于維護人 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雜，而且所得的炭材料在使用一段時 間之后，由于活性炭達到了吸附的飽和度，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，特別是納米級的二氧化鈦具有更強的催化降解 性能，在使用中經常要將其負載到一種載體上，在二氧化鈦的光催化降解作用下，吸附在載 體上的有毒有機物質可以快速的被降解成水、二氧化碳等分解產物而脫離載體。本專利是將 活性炭優良的吸附性能與二氧化鈦非常好的光催化作用相結合，對室內空氣環境污染的治理 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。該種活性炭材料對室內的有毒氣體持續吸附并降解，是純 物理吸附方式和光催化降解的高效結合。本專利中所制備的活性炭材料，由于力學性能所限 還不能用于制備家具或門窗等對力學性能要求較高的領域，目前的技術僅適合于對力學性能 要求不高的工藝品，另外由于該種材料對有機物具有催化降解的功能，所以在制備工藝品時 所用的色彩顏料必須是陶瓷類的無機鹽材料。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和車箱內空氣 又能美化環境的環保藝術品。

發明內容
為了克服現有技術制備用于炭雕工藝的活性炭材料工藝復雜且需要活化再生的缺點，本 發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負載納米二氧化鈦粒子的方法。
本發明解決其技術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負 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
合機上混合10 15分鐘，制成預混合粉；然后將預混合粉放入球磨機中，加入乙醇，
研磨反應5 20小時；研磨后的混合物在室溫下陳化干燥50 100小時，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量和粉狀活性炭質量的百分
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的壓力下冷壓預成型，然后升溫到280 300°C，開始加壓成型，壓強為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，選用氮氣為保護氣體，碳化升溫速率為0.5 1 。C/min，碳化溫度為800。C 卯(TC;
4) 當溫度達到80(TC 卯(TC時，抽真空達到l 2Pa，保溫保壓1 2小時；
5) 之后以0.5~1°(:/1^11的速率降溫至室溫，在室溫下1 1，5小時內恢復到常壓，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生水解反應和縮聚反應，經高 溫處理后能在活性炭的孔隙內負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的污染物催化降解形成水、二氧化碳等分解產物而脫離活性 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 以對室內的有毒氣體穩定持續的吸附并降解。用此種活性炭材料加工成各種工藝品，既能美 化裝飾環境，又能長期有效的吸附并降解有毒有害氣體。
本發明相比現有技術的優點在于制備工藝過程簡單，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，可以對室內的有毒氣體持續吸附并降解。
具體實施例方式
實施例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，在高速混合機上混合15分鐘，制成預混合粉；然后將預混合粉放入球磨機中，加 入乙醇200ml，研磨反應15小時；研磨后的混合物在室溫下陳化干燥50小時，破碎至 60目；將上述粉狀混合料加到模具中，在5MPa下冷壓預成型，然后升溫到28(TC，開 始加壓成型，壓強為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，選用氮氣為保護氣體，碳化升溫速率為rC/min， 碳化溫度為卯(TC;當溫度達到900。C時，抽真空達到2Pa,保溫保壓2小時；之后以1 °C/min的速率降溫至室溫，在室溫下L5小時內恢復到常壓，既得到一種用于炭雕工藝 的自清潔活性炭材料。
實施例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，在高速混合機上混合10分鐘，制成預混合粉；然后將預混合粉放入球磨機中，加 入乙醇300ml，研磨反應5小時；研磨后的混合物在室溫下陳化干燥100小時，破碎至 100目；將上述粉狀混合料加到模具中，在3MPa下冷壓預成型，然后升溫到300'C，開 始加壓成型，壓強為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，選用氮氣為保護氣體，碳化升溫速率為0.5'C/min，碳化 溫度為800'C;當溫度達到80(TC時，抽真空達到lPa，保溫保壓1小時；之后以0.5。C /min的速率降溫至室溫，在室溫下l小時內恢復到常壓，既得到一種用于炭雕工藝的自 清潔活性炭材料。
實施例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，在高速混合機上混合15分鐘，制成預混合粉；然后將預混合粉放入球磨機中，加 入乙醇600ml，研磨反應20小時；研磨后的混合物在室溫下陳化干燥100小時，破碎至 60目；將上述粉狀混合料加到模具中，在5MPa下冷壓預成型，然后升溫到300'C，開 始加壓成型，壓強為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，選用氮氣為保護氣體，碳化升溫速率為0.5'C/min，碳化 溫度為850。C;當溫度達到85(TC時，抽真空達到lPa，保溫保壓1小時；之后以0.5""C /min的速率降溫至室溫，在室溫下1,5小時內恢復到常壓，既得到一種用于炭雕工藝的 自清潔活性炭材料。
權利要求
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，在高速混合機上混合10～15分鐘，制成預混合粉；然后將預混合粉放入球磨機中，加入乙醇，研磨反應5～20小時；研磨后的混合物在室溫下陳化干燥50～100小時，破碎至60～100目；其中所述中間相瀝青，鈦酸四正丁酯，乙醇的質量是粉狀活性炭質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下冷壓預成型，然后升溫到280～300℃，開始加壓成型，壓強為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，選用氮氣為保護氣體，碳化升溫速率為0.5～1℃/min，碳化溫度為800℃～900℃；4)當溫度達到800℃～900℃時，抽真空達到1～2Pa，保溫保壓1～2小時；5)之后以0.5～1℃/min的速率降溫至室溫，在室溫下1～1.5小時內恢復到常壓，既得到一種用于炭雕工藝的自清潔活性炭材料。
2、 根據權利要求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負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的污染物催化降解成水、二氧化碳等分解產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 室內的有毒氣體持續吸附并降解。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的污染物催化降解成水、二氧化碳等分解產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，可以對室內的有毒氣體持續吸附并降解。用此種活性炭材料加工成各種工藝品，既美化裝飾環境，又能長期有效的吸附并降解有毒有害氣體。
文檔編號C01B31/08GK101172602SQ20071016531
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月29日 優先權日2007年10月29日
發明者盧文勇, 楊亞妮, 薛萬華, 媛 謝, 趙建國, 趙志戈 申請人:山西大同大學