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电气石是一种结构复杂的环状硅酸盐晶体矿物,由于它所固有的自发极化性、压电性、热释电性、引发负离子特性以及红外辐射特性等特点,使得电气石在新材料和环保领域具有广泛的应用前景。
首先,利用XRD和差热分析法对不同温度条件下处理的电气石的物相、结构进行了分析,结果表明电气石在930℃即开始分解,要保持电气石的自发极化性、热电性、压电性等,其处理温度须低于930℃。另外,利用红外吸收光谱法对其进行了分析,发现,在800℃下烧结的电气石具有良好的红外辐射特性,所以,热处理温度应该在800℃为宜。
采用固相合成方法,以天然电气石作为载体,分别以Ag+或Cu2+或Cu2+、Zn2+作为抗菌有效成分,制备电气石抗菌剂。针对主要制备参数对抗菌剂性能的影响进行了各类试验,通过对所制备样品的抗菌性能检测、差热分析、XRD、XPS等的分析,获得了制备性能优良的天然电气石载银、载铜及载铜、锌离子的几种抗菌剂的较佳配方和工艺。其结果为:
1.制备天然电气石担载金属离子抗菌剂的较佳工艺条件为:混合,干燥(80℃),研磨均匀后,在800℃下恒温烧结2h,随炉冷却,三次研磨制得仍然保持电气石特性的抗菌剂。
2.在制备银型电气石抗菌剂时,为了保证其优异的抗菌效果,Ag+掺杂量应不低于0.160%为宜。在制备铜型电气石抗菌剂时,Cu2+的掺杂量应不低于3.14%为宜。而Cu2+、Zn2+双组分掺杂时,Cu2+/Zn2+在0.4678~0.5571范围内时,所制得的抗菌剂具有良好的抗菌效果。
另外,本文制备了天然电气石与纳米TiO2的混合/复合粉体,采用光催化降解甲基橙的方法,对其光催化性能进行了研究,并探讨了天然电气石促进纳米TiO2光催化的机理。研究结果如下:
3.在对制备的天然电气石与纳米TiO2复合粉体进行光催化性能时,发现电气石粉体的粒度大小会对复合粉体的光催化效果产生影响,粒度越小,其光催化效果越好。而且复合量也会对复合粉体的光催化效果产生较大影响,本文认为,电气石的复合量以低于纳米TiO2的量为宜。当采用在钛溶胶的制备过程中掺入电气石粉的方法来制备复合粉体时,其光催化性能比采用固相方法复合时的好。