一種光敏石英管的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無機材料制備領域，尤其涉及一種光敏石英管。
【背景技術】
[0002]石英管主要成分是S12，其熱膨脹系數小，具有很好的耐高溫性、熱傳導性、熱穩定性、光學性質，化學穩定性，已越來越廣泛應用到工業及民用產品上。目前市場上存在一些光分解用玻璃管，但是存在分解油脂氣體效果慢、有異味、高耗能等特點。近年來，鉍系半導體材料因其在紫外、可見光輻照下對難降解有機物具有良好的催化作用而成為新型光催化材料的研究熱點之一。鉍系光催化劑在可見光范圍內有明顯的吸收，具有較好的光催化活性。此外，大多數鉍系光催化劑在反應過程中具有較高的穩定性。通過改進制備方法，摻雜負載、構建異質結等技術，可以有效提高鉍系半導體材料的光催化性能。硅酸鉍中Bi3+基態電子組態為6s2，構成能級1S。，激發態組態為esip1，構成3Pr3Pp3PjP 1P1能級，能發生電子的躍迀。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種具有高效光催化效果的新型光敏石英管。
[0004]為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現:
一種光敏石英管，其組分包括石英砂、氧化鋁、硅酸鉍；以石英砂的重量為基本重量份，摻雜物的重量份為，氧化鋁0.076%。、硅酸鉍0.114%。。
[0005]優選地，以石英砂的重量為基本重量份，摻雜物的重量份為，氧化鋁0.05% -0.1%。、硅酸鉍 0.1% -0.12%O
[0006]—種光敏石英管，由上述配方制成，具體方法包括:
選取S12含量在99.95%以上的石英石作為原料，將其經過原石酸浸、煅燒、水淬、粉碎、反應釜酸洗、浮選、烤砂、高溫氯化提純一系列預處理步驟，得到純度達到99.99%高純石英砂；將氧化鋁和硅酸鉍摻雜物按一定比例混合粉粹，得到粒徑< 300μπι的微粒，用水混合溶解，將所得懸濁液經霧化裝置在0.8MPa壓力下均勻的噴在高純石英砂上；將噴上摻雜劑的石英砂投入烤砂機進行烘烤，烘烤溫度為850°C -900°C ;烘干后裝桶包裝，運至連熔爐處投料；通過連熔爐內多層發熱體調節爐內溫度至2200度，加熱時間6小時，爐內石英與摻雜物在高溫狀態下達到均熔化；當爐內溫度穩定在2200 V時，摻雜物已經與爐內的石英熔料熔入一體，并一次性達到摻雜效果。開啟連熔爐變頻牽引機，控制石英管成型的管徑和速度，直至達到石英管成型，真空脫羥至羥基含量彡lppm。
[0007]將制備的摻雜氧化鋁/硅酸鉍的石英管應用于光催化降解實驗，以羅丹明B和甲基橙水溶液作為目標降解物及進行光催化降解處理，取得了較好的降解效果。
[0008]本發明與現有技術相比，選用Al2O3、硅酸鉍、石英砂按一定比例獲得新型石英玻璃管，通過熔爐內產生特定的溫度區間，將二氧化硅四面體部分共價鍵斷裂，引入摻雜離子以達到特定光波長的高光通過率，改變其石英玻璃管的熱穩定性及光透光率，使其具備特有高光敏性。該光敏石英管在185-500波長范圍內具有高效光催化活性，能夠在可見光或紫外光輻射下光催化氧化降解有機化合物。本發明制備方法工藝簡單，光催化性能穩定，且通過調節成型器尺寸比例額可以產出厚壁管材以滿足特定工作環境的視野要求。可以廣泛運用于居民用水設備，獨立式空氣凈化器，壁掛式空氣凈化設備，管道空氣處理單元，城市水處理系統，空氣處理設備，降低能耗，是一種環保清潔新材料。
【具體實施方式】
[0009]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0010]實施例1:
配方及制備方法:選取S12含量在99.95%以上的石英石作為原料，將其經過原石酸浸、煅燒、水淬、粉碎、反應釜酸洗、浮選、烤砂、高溫氯化提純一系列預處理步驟，得到純度達到99.99%高純石英砂；將氧化鋁和硅酸鉍摻雜物按一定比例混合粉粹，得到粒徑^ 300Pm的微粒，用水混合溶解，將所得懸濁液經霧化裝置在0.8MPa壓力下均勻的噴在高純石英砂上，高純石英砂、氧化鋁和硅酸鉍的質量比為lkg:0.076g:0.114g ;將噴上摻雜劑的石英砂投入烤砂機進行烘烤，烘烤溫度為850°C -900°C ;烘干后裝桶包裝，運至連熔爐處投料；通過連熔爐內多層發熱體調節爐內溫度至2200度，加熱時間6小時，爐內石英與摻雜物在高溫狀態下達到均熔化；當爐內溫度穩定在2200 V時，摻雜物已經與爐內的石英熔料熔入一體，并一次性達到摻雜效果。開啟連熔爐變頻牽引機，控制石英管成型的管徑和速度，直至達到石英管成型，真空脫羥至羥基含量彡lppm。
[0011]將制備的摻雜氧化鋁/硅酸鉍的石英管應用于光催化降解實驗，以羅丹明B作為目標降解物進行光催化降解處理，摻雜石英管研磨超聲粉碎制得濃度為lg/L，羅丹明B濃度為5mg/L，在紫外光照射3h和可見光照射5h后羅丹明B的降解率分別達到87.45%和85.12%ο
[0012]實施例2:
配方及制備方法:同實施例1。
[0013]將制備的摻雜氧化鋁/硅酸鉍的石英管應用于光催化降解實驗，以甲基橙水溶液作為目標降解物進行光催化降解處理，摻雜石英管研磨超聲粉碎制得濃度為lg/L，甲基橙水溶液濃度為20mg/L，在紫外光照射3h和可見光照射5h后甲基橙的降解率分別達到92.11% 和 90.01%。
[0014]實施例3:
配方及制備方法:將實施例1中高純石英砂、氧化鋁和硅酸鉍的質量比改為lkg:0.05g:0.lg，其它條件不變。
[0015]將制備的摻雜氧化鋁/硅酸鉍的石英管應用于光催化降解實驗，以羅丹明B作為目標降解物進行光催化降解處理，摻雜石英管研磨超聲粉碎制得濃度為lg/L，羅丹明B濃度為5mg/L，在紫外光照射3h和可見光照射5h后羅丹明B的降解率分別達到83.81%和82.05%o
[0016]以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員
應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種光敏石英管，其特征在于，組分包括石英砂、氧化鋁、硅酸鉍；以石英砂的重量為基本重量份，摻雜物的重量份為，氧化鋁0.076%。、硅酸鉍0.114%。。2.根據權利要求1所述的一種光敏石英管，其特征在于，以石英砂的重量為基本重量份，摻雜物的重量份為，氧化鋁0.05% -0.1%。、硅酸鉍0.1% -0.12%。。
【專利摘要】本發明提供一種光敏石英管，其組分包括石英砂、氧化鋁、硅酸鉍，以石英砂的重量為基本重量份，摻雜物的重量份為，氧化鋁0.076‰、硅酸鉍0.114‰。本發明提供的石英管改變普通石英玻璃管的熱穩定性及光透光率，使其具備特有高光敏性。該光敏石英管在185-500波長范圍內具有高效光催化活性，能夠在可見光或紫外光輻射下光催化氧化降解有機化合物。可以廣泛運用于居民用水設備，獨立式空氣凈化器，壁掛式空氣凈化設備，管道空氣處理單元，城市水處理系統，空氣處理設備，降低能耗，是一種環保清潔新材料。
【IPC分類】C03C6/04
【公開號】CN105036554
【申請號】CN201510404827
【發明人】段玉偉, 段其九, 韓凱, 蔡征海, 曹愛緯
【申請人】江蘇圣達石英制品有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月13日