Загрязнение внутренних и наружных помещений стало серьезной проблемой в последние несколько десятилетий, в связи с невероятным ростом урбанизации и индустриализации во всем мире.
В связи с этим, исследователи и экологи работают над созданием самоочищающегося цемента и антибликового покрытия материалов на основе TiO2, для использования этого материала в сочетании с цементом и краской. В результате, TiO2 широко используется и исследуется для применения в производстве самоочищающегося цемента.
Использование наноразмерного TiO2 имеет несколько недостатков:
- нанотоксичность,
- более высокая стоимость и
- агломерация в цементном материале.
Эти недостатки можно свести к минимуму, заменив наноразмер TiO2 на микроразмер в самоочищающемся цементе. Однако основным недостатком применения микроразмерного TiO2 является снижение фотоактивности самоочищающегося цемента. Но включение активированного доломита, в качестве содадсорбента, повышаетт фотоактивность цемента, содержащего микро-TiO2.
Доломит - безводный бикарбонатный минерал кальция и магния. Активированный доломит можно получить прокаливанием сырого доломита в атмосферных условиях. Например, путем нагрева сырого доломита в муфельной печи при температуре 400 °C. Активированный доломит обладает сравнительно большей площадью поверхности, что указывает на наличие большего количества участков связывания, что необходимо для фотоактивности и самоочищаемости цемента.
Таким образом, включение активированного доломита в клинкер может повысить фотокаталитическую эффективность. В активированном доломите исследованиями установили одновременное присутствие доломита, кальцита и магнезиального кальцита. Также, выявлено частичное термическое разложение доломита на магнезиальный кальцит в результате кальцинирования при 400 °C.
Более мелкие и равномерно распределенные поры обеспечивают больше реакционных участков и светопропускания для фотокаталитической активности и самоочищающейся способности цемента. Также, на них влияет наличие диоксида титана на поверхности цементной плиты.
Наличие доломита приводит к равномерному распределению мелких пор на поверхности цементных плит, что способствует увеличению проницаемости реакционных площадок и пропусканию света для повышения фотокаталитической активности. Кроме того, наличие сравнительно более весомого процента диоксида титана на поверхности, также приводит к лучшей самоочищающейся способности.
Фотокаталитические поверхности развивают свойство сверхгидрофильности в присутствии ультрафиолетового света. Именно благодаря эффекту супергидрофильности, цементная плита после дождя может восстановить первоначальную белизну.
Образцы цемента, приготовленные путем добавления 10% активированного доломита в смесь клинкера и диоксида титана, показывают наиболее высокую фотокаталитическую эффективность.
Для повышения фотоактивности в коммерческих масштабах, можно было бы производить самоочищающийся цемент с составом 87% клинкера, 10% активированного доломита и 3% микроразмерного TiO2.