激发型含能粒子高效发射负离子远红外线材料及制备方法.pdf

一种激发型含能粒子高效发射负离子远红外线材料及制备方法，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、六环石为原料，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及发射红外线的复合材料。含能粒子激发型高效空气负离子材料产生的空气负离子，具有促进人体新陈代谢，激活人体内的多种酶，提高人体免疫能力，增强人体肌能，调节肌体功能平衡消除疲劳的作用，能杀灭病菌，净化室内的灰尘、烟雾、花粉、毛屑等可吸入颗粒物，可快速分解、消除甲醛、苯类等有机有害气体还能有效中和电视、电脑等散发的有害电磁波，可广泛用于涂料、涂层等建筑材料中以及塑料、纤维、医疗等领域。

权利要求书

激发型含能粒子高效发射负离子远红外线材料及制备方法
技术领域：一种激发型含能粒子高效发射负离子远红外线材料及制备方法，属功能材料技术领域。
背景技术：空气负离子是空气中一种带负电荷的气体离子。大气中的各种气体成分不完全是以分子方式存在的，其中一部分以离子的游离状态存在。其中带负电的分子或微粒(俗称负离子)能促成人体合成和储存维生素，强化和激活人体的生理活动，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响，因此它又被称为″空气维生素″，空气负离子主要是由O^2-(H₂O)n或OH^-(H₂O)n或CO₃^2-(H₂O)n离子组成，具有降尘、灭菌、净化氨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。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)，反而对人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尤为重要，这方面的专利主要集中在电气石方面，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比较低，达不到森林那样高的空气负离子浓度，而能量激发是空气负离子产生的主要诱因之一。
本发明的任务是：提供一种新型利用携能物质和氧化镧、氧化镨、氧化钕等稀土氧化物及二氧化钛、六环石为原料，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。
发明内容：
(1)本发明的技术方案是：一种激发型含能粒子高效发射负离子远红外线材料及制备方法，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、六环石复合而成。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％。上述三种物质的任意组合均为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％。上述四种物质的任意组合均为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。上述三种物质的任意组合均为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。上述四种物质的任意组合均为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。上述五种物质的任意组合均为100％。
⑦将六环石和携能物质复合，携能物质为60～70％；六环石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TiO₂20～10％，复合后须分别在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％(其余为六环石含量)时获得2000个/cm³以上的空气负离子浓度，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新型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六环石表面吸附并发散射线时，部分射线被六环石的微弱电场所定向，使六环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TiO₂的存在，使得这种复合相纳米TiO₂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六环石制备的含能粒子激发型空气负离子材料，能够用于涂料、涂层等建筑材料中以及塑料、纤维、橡胶弹性材料、医疗等领域。
实施例1：
不加稀土元素：携能物质含量4，纳米TiO₂为60，六环石系列添加剂36。经过混合，制得的功能材料可以获得1000个/cm³以上的空气负离子浓度，且放射性在建材C类指标允许范围内。
实施例2：
加入稀土元素：携能物质含量4，纳米TiO₂为60，六环石系列添加剂30，稀土元素混合物6。经过混合，制得的功能材料可以获得3000个/cm³以上的空气负离子浓度，且放射性在建材C类指标允许范围内。