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關于我單位參與2019年度高等學校科學研究優秀成果獎(科學技術)項目的公示

2019-05-22 17:14:09 200

  項目名稱:高性能凹凸棒石/二氧化鈦復合材料的制備、功能化與應用技術

  推薦單位常州大學

  項目簡介:  

  凹凸棒石又名坡縷石或坡縷縞石,是一種以凹凸棒石為主要成分的含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物,由于凹凸棒石獨特的棒晶形貌和孔道結構,目前已在許多方面得到了應用。凹凸棒石黏土礦在江蘇盱眙探明儲量占世界總量的48%,國內總量的74%,目前已有30多家企業,形成了特色產業,但產品的附加值相對較低,產品售價低于1500元/噸。二氧化鈦有銳鈦礦、金紅石和板鈦礦等三種晶型,前兩者為四方晶系,后者為斜方晶系,其中銳鈦礦和金紅石是最有用和研究的最多的兩種晶型。通常,液相法首先制備出無定形結構的氧化鈦前驅體,然后在300~500℃下熱處理使其轉化成銳鈦礦結構,最后須經700℃以上的高溫煅燒,相變后才能得到金紅石結構的納米TiO2。納米二氧化鈦由于粒徑、比表面面積大和表面能高,極易團聚成較大粒子而影響其優異納米性能。本項目以凹凸棒石黏土資源高質量利用為目標,將不同晶型和不同形貌二氧化鈦納米粒子均勻且牢固負載在凹凸棒石單晶表面,形成凹凸棒石/二氧化鈦納米復合材料。在此關鍵技術的基礎上,對復合材料進一步進行功能化調控修飾,最終形成了凹凸棒石基鈦系光催化劑、Cu2O/TiO2/凹凸棒石吸附脫硫劑、ZnO/TiO2/凹凸棒石全波段紫外線屏蔽材料和聚苯胺/TiO2/凹凸棒石導電材料等系列產品,并成功實現了產業化。其主要技術內容包括:

  1、利用凹凸棒石表面的負電性來誘導鈦鹽水解,在凹凸棒石核體表面原位生長高活性銳鈦礦型納米TiO2。納米TiO2在太陽光照驅動下能有效促進醇還原Cu2+,使得納米Cu2O能高分散地沉積在納米TiO2/凹凸棒石復合載體表面。Cu2O/TiO2/凹凸棒石復合材料兼具凹凸棒石的物理吸附和Cu2O的化學吸附雙重功能,對油品中的噻吩類硫化合物起到協同吸附的作用。

  2、采用低溫晶化法,利用凹凸棒石棒晶表面的硅羥基和殘鍵誘導帶正電荷鈦離子的水解,實現了凹凸棒石與水解產物金紅石型納米TiO2的自組裝。揭示了金紅石型納米TiO2的形成機制,制得了一種具有優異的分散性和補強性能的金紅石型納米TiO2/凹凸棒石紫外線隔材料。在此研究基礎上,通過復合納米ZnO粒子拓寬了復合材料的紫外線屏蔽范圍,獲得了一種具有全波段紫外(UVA和UVB)屏蔽性能的ZnO/TiO2/凹凸棒石紫外線阻隔材料,產品已成功用于涂料和化妝品等行業。

  3、利用凹凸棒石棒晶表面的納米TiO2核體作為螯合劑,將硫酸螯合于納米TiO2表面形成固體酸摻雜劑。以納米TiO2/凹凸棒石為核,通過原位氧化聚合法,在核體表面構筑聚苯胺導電層,賦予凹凸棒石導電功能。解決了傳統工藝因產品洗滌時造成大量摻雜酸的脫雜和酸性廢水等問題,材料已成功應用于導電和抗靜電涂料中,具有用量少、導電性好、抗氧化性強等優點。

  4、本項目充分利用凹凸棒石吸附性、膠體性和抗鹽性等獨特的性能,以凹凸棒石單晶為載體,在其表面同時負載高活性混晶型納米TiO2和磁性Fe3O4,然后在TiO2表面原位組裝聚苯胺,開發一種可回收、低成本、高催化活性的凹凸棒石基光催化材料,成功用于含鹽有機廢水處理。項目形成了具有自主知識產權的關鍵核心技術,獲授權發明專利````件。發表論文···篇。項目成果在8家企業實施推廣應用,成果自實施推廣以來,經濟和社會效益顯著,產品受到國內外知名客戶的高度認可。累計實現新增利潤3.2億元,新增稅收1.5億元,節支3400萬元。


主要完成單位:

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 主要知識產權證明目錄

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主要完成人:

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