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| 電氣石無(wú)機(jī)復(fù)合粉體材料的研究進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-08-25 11:04:38 瀏覽次數(shù)： |
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（中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)/遠(yuǎn)志）電氣石能產(chǎn)生永久電極、形成靜電場(chǎng)、產(chǎn)生負(fù)離子、發(fā)射遠(yuǎn)紅外線、具有表面活性和吸附等優(yōu)良性能。同時(shí)鑒于其穩(wěn)定性好、原料易得、價(jià)格低廉，電氣石在環(huán)保、醫(yī)療保健、化工建等領(lǐng)域的應(yīng)用已受到普遍重視。
但電氣石是非金屬礦物材料，屬于絕緣材料，晶體兩端形成的正負(fù)電荷無(wú)法形成有效導(dǎo)電回路，降低了電氣石的表面電場(chǎng)效應(yīng)，影響了電氣石的電磁學(xué)性能; 而且實(shí)踐證明電氣石粉體越細(xì)、比表面積越大，其壓電性、熱電性發(fā)揮的效果較好，而電氣石結(jié)構(gòu)致密、硬度可高達(dá)7 ~ 7. 5 度，磨細(xì)加工難度大; 同時(shí)單一的電氣石所具有的特性無(wú)法滿足性能的綜合要求和高指標(biāo)要求，這些不足都限制了電氣石的廣泛應(yīng)用。因此，為了更好地利用電氣石的優(yōu)異性能，電氣石功能復(fù)合材料成為了一個(gè)研究的熱點(diǎn)。
電氣石/TiO2復(fù)合材料
電氣石/TiO2復(fù)合材料利用電氣石微粒的天然電場(chǎng)和輻射紅外線等優(yōu)良性能提高了TiO2的光催化活性，同時(shí)利用TiO2的摻入提高了電氣石的白度，二者相輔相成，使其在環(huán)境、保健、建筑等領(lǐng)域有了更加廣闊的應(yīng)用前景。
目前，電氣石/TiO2復(fù)合材料的制備主要通過(guò)溶膠-凝膠法，馮艷文等用此方法制備了含有電氣石粉體的TiO2復(fù)合凝膠，并在紫銅表面制備了復(fù)合薄膜。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在電氣石微粒表面形成了TiO2微孔空心球簇，該結(jié)構(gòu)增大了TiO2膜的比表面積，提供了更多的表面活性位，有利于反應(yīng)物在TiO2表面的吸附，能顯著提高光催化降解速率，經(jīng)紫外燈照射后，與不含電氣石的薄膜相比，含電氣石0. 5%的TiO2復(fù)合薄膜對(duì)甲基橙的降解率可提高31.9%。
梁金生等則在紫銅網(wǎng)表面制備TiO2/電氣石復(fù)合薄膜后，研究了電氣石促進(jìn)TiO2光催化活性的機(jī)理。發(fā)現(xiàn)薄膜表面形成了以電氣石為核心的微粒簇，電氣石表面厚度十幾微米范圍內(nèi)具有很強(qiáng)的電場(chǎng)，能電離水分子形成H+和OH－，OH－與附著在電氣石表面的納米TiO2光催化產(chǎn)生的H+ 結(jié)合生成自由基，提高了光催化活性。
但以上的研究均是在紫外燈的照射下得出的結(jié)論，而在很多應(yīng)用環(huán)境中很難達(dá)到這個(gè)條件，這無(wú)疑又限制了這些材料的應(yīng)用。為此，人們也做了一定的研究，林朋等在自然光照射下研究了電氣石摻雜TiO2對(duì)甲基橙的光催化降解能力，研究發(fā)現(xiàn)在自然光下電氣石的加入仍有利于TiO2光催化劑的活性提高。
王曉燕則分別在自然光和紫外光的條件下以降解甲基橙的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了電氣石/TiO2復(fù)合材料的光催化性能。結(jié)果表明: 自然光下放置14d 后，TiO2 /電氣石復(fù)合材料光催化降解率比純TiO2的光催化降解率提高32.7%。紫外光照20 h 后復(fù)合材料光降解率較純TiO2的提高31. 1%。顯然在自然光下的實(shí)驗(yàn)周期較長(zhǎng)，但經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間最終能將污染物降解，為實(shí)際應(yīng)用中降低成本提供了可能性。
電氣石/無(wú)機(jī)抗菌粒子復(fù)合材料
電氣石/無(wú)機(jī)抗菌粒子復(fù)合材料通過(guò)電氣石與抗菌粒子的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)了抗菌性能與產(chǎn)生負(fù)離子及輻射遠(yuǎn)紅外線等環(huán)保、保健性能一體化。電氣石在此種復(fù)合材料中主要起載體的作用，趙雪君等采用離子交換和固相合成法以電氣石為載體制備出了既具有電氣石的優(yōu)良特性，又具有良好抗菌性能的天然電氣石載銀抗菌劑，研究發(fā)現(xiàn)燒結(jié)溫度高于800 ℃時(shí)會(huì)破壞電氣石結(jié)構(gòu)進(jìn)而導(dǎo)致抗菌劑的抗菌效果下降，為了保證抗菌劑優(yōu)異的抗菌效果，燒結(jié)溫度應(yīng)為800 ℃，Ag+ 含量應(yīng)為0.160%。
王靜在研究了電氣石的抗菌性能及以電氣石為載體的無(wú)機(jī)抗菌材料( TiO2、Ag+、Cu2 + ) 的性能后對(duì)其可能的抗菌機(jī)理作了探討，認(rèn)為電氣石能產(chǎn)生大量的負(fù)離子，而負(fù)離子可以抑制細(xì)菌生長(zhǎng); 同時(shí)電氣石本身含有少量Ag+、Cu2 +，在與水接觸時(shí)會(huì)溶出殺菌，這兩個(gè)原因可能使得電氣石能有效擔(dān)載抗菌組份實(shí)現(xiàn)良好的抗菌功能。
但是目前對(duì)電氣石/無(wú)機(jī)抗菌復(fù)合材料的研究仍處于初級(jí)階段，還存在一些不足之處，主要表現(xiàn)在:
( 1)缺乏大量的實(shí)驗(yàn)依據(jù)來(lái)證明其抗菌機(jī)理;
( 2) 對(duì)無(wú)機(jī)抗菌粒子與電氣石的復(fù)合方式研究的較少;
( 3) 對(duì)在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中電氣石/無(wú)機(jī)抗菌復(fù)合材料是否能實(shí)現(xiàn)其功能缺少考慮。這些研究的缺少使得其在從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)的道路上舉步維艱。為此，人們也做了一些研究來(lái)解決這些問(wèn)題。
電氣石是一種天然非金屬礦產(chǎn)資源，也是一種極為重要的新型功能礦物材料，因其獨(dú)特的物理及化學(xué)特性，在復(fù)合材料中有非常廣泛的應(yīng)用前景，對(duì)開發(fā)特殊性能與綜合性能的功能材料有重要的實(shí)際意義。目前大量的文獻(xiàn)表明，電氣石/無(wú)機(jī)復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)于單一組分的性能及功能材料的綜合性能，如電氣石/尖晶石復(fù)合材料優(yōu)異的紅外輻射性能、電氣石/氧化鋅較強(qiáng)的電磁屏蔽性能等。
但也發(fā)現(xiàn)電氣石復(fù)合材料作為一種功能型的材料，對(duì)其的研究仍然存在一些不足之處，如制備技術(shù)還不完善，不適合大批量的工業(yè)生產(chǎn)，而且對(duì)機(jī)理、材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系等方面還有待進(jìn)一步探索，同時(shí)對(duì)電氣石復(fù)合材料的研究仍處于初級(jí)階段，研究的不夠深入，沒有充分的利用其價(jià)值。電氣石復(fù)合材料在實(shí)際應(yīng)用中的潛力是巨大的，相信隨著對(duì)電氣石研究的不斷深入和電氣石復(fù)合材料生產(chǎn)的進(jìn)一步工業(yè)化，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣泛。
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