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TWI761265B - 光催化性砂漿的製法 - Google Patents

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TWI761265B
TWI761265B TW110126277A TW110126277A TWI761265B TW I761265 B TWI761265 B TW I761265B TW 110126277 A TW110126277 A TW 110126277A TW 110126277 A TW110126277 A TW 110126277A TW I761265 B TWI761265 B TW I761265B
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黃奕勛
林品芸
葉偉凡
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國立中正大學
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Abstract

一種光催化性砂漿的製法，包含以下步驟：(a).提供包含細骨材及水泥的砂漿原料、包含鋅源及尿素的反應組分，及包含水及產脲酶微生物的微生物溶液；(b).使微生物溶液與反應組分在砂漿原料中進行微生物誘導沉澱反應而形成碳酸鋅結晶，得到包含碳酸鋅結晶的砂漿；(c).將步驟(b)製得的砂漿進行養護程序，以使砂漿進行水化反應，得到經養護的砂漿；及(d).將經養護的砂漿進行水熱合成反應，以使經養護的砂漿中的碳酸鋅結晶轉變成奈米氧化鋅結晶，得到包含奈米氧化鋅結晶的光催化性砂漿。該光催化性砂漿具有低的吸水率、高的光催化效率及良好的抗壓強度。

Description

光催化性砂漿的製法
本發明是有關於一種砂漿的製法，特別是指一種具有光催化性能的砂漿的製法。
混凝土是混合砂漿及粗骨材所製得，砂漿是混合水泥及細骨材所製得，混凝土業者會依據混凝土的工作性要求使用各種粒徑範圍的粗骨材及細骨材進行混凝土的配比設計，混凝土的結構是由大大小小的粗骨材顆粒及細骨材顆粒堆積建構而成，所以混凝土結構中分布著這些骨材顆粒之間的孔隙，而環境中的水氣，尤其是雨水很容易經由這些孔隙滲透至混凝土的結構中造成混凝土潮濕，進而導致細菌及真菌在混凝土的結構中滋生。
現有技術為了解決上述的問題，會在製備砂漿時添加奈米氧化鋅粉來增加砂漿的疏水性及填充砂漿中的孔隙以降低混凝土的吸水率，以及賦予砂漿具有光催化性以使混凝土能夠進行光催化反應進而具有抗菌、淨化空氣及分解環境汙染物的能力。然而，已有文獻研究指出添加奈米氧化鋅粉於砂漿中會影響到砂漿的膠凝作用從而影響混凝土的機械強度，尤其混凝土的機械強度是隨著砂漿中的奈米氧化鋅粉的含量增加而降低。
因此，本發明之目的，即在提供一種能夠製得具有光催化性能的砂漿並且可以改善先前技術的至少一個缺點的砂漿製法。
於是，本發明光催化性砂漿的製法，包含以下步驟： (a).提供一包含細骨材及水泥的砂漿原料、一包含鋅源及尿素的反應組分，及一包含水及產脲酶微生物的微生物溶液； (b).使該微生物溶液與該反應組分在該砂漿原料中進行微生物誘導沉澱反應而形成碳酸鋅結晶，得到一包含碳酸鋅結晶的砂漿； (c).將該步驟(b)所製得的該砂漿進行養護程序，以使該砂漿進行水化反應，得到一經養護的砂漿；及 (d).將該經養護的砂漿進行水熱合成反應，以使該經養護的砂漿中的碳酸鋅結晶轉變成奈米氧化鋅結晶，得到一包含奈米氧化鋅結晶的光催化性砂漿。
本發明之功效在於：本發明光催化性砂漿的製法藉由進行步驟(a)至(d)，使所製得的該光催化性砂漿具有低的吸水率、高的光催化效率及良好的抗壓強度。
本發明光催化性砂漿的製法，包含以下步驟：(a).提供一包含細骨材及水泥的砂漿原料、一包含鋅源及尿素的反應組分，及一包含水及產脲酶微生物的微生物溶液；(b).使該微生物溶液與該反應組分在該砂漿原料中進行微生物誘導沉澱反應而形成碳酸鋅結晶，得到一包含碳酸鋅結晶的砂漿；(c).將該步驟(b)所製得的該砂漿進行養護程序，以使該砂漿進行水化反應，得到一經養護的砂漿；及(d).將該經養護的砂漿進行水熱合成反應，以使該經養護的砂漿中的碳酸鋅結晶轉變成奈米氧化鋅結晶，得到一包含奈米氧化鋅結晶的光催化性砂漿。
於本文中，用語「混凝土(concrete)」、「粗骨材(coarse aggregate)」、「細骨材(fine aggregate) 」、「水泥(cement)」、「砂漿(motar)」、「水化反應(hydration reaction)」及「水灰比(W/C)」的含意包含熟悉建築材料技術領域技藝的人士所共同理解及慣用的意義。
於本發明中，所使用的該水泥可為建築材料技術領域中任何的水泥種類，例如但不限於矽酸鹽水泥等。所使用的該細骨材可為建築材料技術領域中任何的細骨材種類，例如但不限於石英砂等。該細骨材與該水泥的具體種類及用量配比是熟悉建築材料技術領域技藝的人士能根據對混凝土的工作性要求而彈性調整的。
該產脲酶微生物泛指可以產生脲酶(urease)的微生物，例如但不限於巴氏芽孢桿菌(Sporosarcina Pasteurii，又名Bacillus Pasteurii)等。
該尿素的用量是依據該微生物溶液的用量而調整。該微生物溶液的用量調整可參照建築材料技術領域中調整砂漿的水灰比(W/C)的方式，具體地說，是根據混凝土的工作性要求先決定欲製得的該光催化性砂漿的水灰比(W/C)，再根據該水灰比(W/C)計算出該微生物溶液與該水泥的用量比例，即該光催化性砂漿的水灰比(W/C)＝該微生物溶液的用量÷該水泥的用量。
該鋅源泛指能夠解離出鋅離子的化合物，該鋅源的具體種類例如但不限於硝酸鋅、硝酸鋅水合物等。以使該光催化性砂漿兼具有良好的光催化性能及抗壓強度而言，較佳地，以該鋅源及該砂漿原料的總量為100wt%，該鋅源的用量範圍為0.1w%t至20wt%；更佳地，以使該光催化性砂漿兼具有更高的光催化效率及更好的抗壓強度而言，以該鋅源及該砂漿原料的總量為100wt%，該鋅源的用量範圍為0.5wt%至2.5wt%。
該微生物誘導沉澱反應(microbial induced precipitation)包括以下反應步驟：在該砂漿原料中，該微生物溶液中的該產脲酶微生物使該尿素進行水解反應而形成碳酸根離子及銨根離子，該碳酸根離子與該鋅源提供的鋅離子在該產脲酶微生物的細胞壁上形成碳酸鹽結晶而析出。
該養護程序可以採用熟悉建築材料技術領域的人士所詳知且慣用來使水泥進行水化反應的技術。在本發明的一種實施態樣中，該養護程序是將該砂漿置於20±2℃及相對溼度為70±2%的空氣中進行乾式養護7至28天。在本發明的另一種實施態樣中，該養護程序是將該砂漿置於溫度為23±2℃的自來水中進行濕式養護7至28天。為使所製得的該光催化性砂漿具有更低的吸水率及更高的抗壓強度，較佳地，該養護程序是將該砂漿置於溫度為23±2℃的自來水中進行濕式養護7至28天。此外，在本發明的一些實施態樣中，可依據實際應用需求，選擇性地將該砂漿倒入模具靜置成型後，將成型的該砂漿進行該養護程序。
該水熱合成反應是在超臨界或亞臨界的環境中使該碳酸鋅結晶轉變成奈米氧化鋅結晶。在本發明的一種實施態樣中，該水熱合成反應是在溫度範圍為60℃至150℃且壓力範圍為1.2 kg/cm 2至3.0 kg/cm 2的環境中進行。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，所述實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
[ 製備例 ]
將20公克的酵母萃取物(yeast extract，購自於Becton, Dickinson and Company)、10公克的硫酸銨(ammonium sulphate，購自於J. T. Baker)、15.7482公克的Tris-base緩衝鹽(購自於J. T. Baker)及1000毫升的純水混合並攪拌均勻得到一培養液。利用一台高溫高壓滅菌釜並以1.5kg/cm 2及121℃的條件對該培養液進行滅菌 20 分鐘後，再利用紫外光燈照射該培養液30分鐘，得到經滅菌的培養液。之後，等該經滅菌的培養液降溫至40℃時將一株巴氏芽孢桿菌(BCRC編號11596)的菌落放入該經滅菌的培養液中，並在培養箱中以恆定溫度38℃及轉速150 rpm的條件進行培養，當該經滅菌的培養液的OD600值達到1.3即製得巴氏芽孢桿菌的菌液。並將該巴氏芽孢桿菌的菌液存放在4℃的環境中備用。
以下的實施例及比較例，編號為A至D的組別代表有進行微生物誘導沉澱反應、養護程序及水熱合成反應，且​編號為A的組別代表所進行的養護程序為乾式養護7天，編號為B的組別代表所進行的養護程序為乾式養護28天，編號為C的組別代表所進行的養護程序為濕式養護7天，編號為D的組別代表所進行的養護程序為濕式養護28天。編號為E的組別代表不是進行微生物誘導沉澱反應及水熱合成反應來形成奈米氧化鋅結晶，而是直接使用奈米氧化鋅粉。
[ 實施例 A1]
將81.78公克的白色矽酸鹽水泥(white cement，購自於皇冠(CROWN), Indonesia)與130公克的石英砂(購自於日順儀器有限公司，型號為5號砂，平均直徑範圍為0.5mm至1.5mm)混合均勻得到一砂漿原料。將1.0589公克的硝酸鋅六水合物(購自於J.T. Baker)與3.24公克的尿素(購自於CHONFYE)混合均勻得到一反應組分。將該反應組分均勻分散在該砂漿原料中後，將49.068公克的製備例的巴氏芽孢桿菌的菌液加入並拌合均勻，以使該反應組分與該巴氏芽孢桿菌的菌液在該砂漿原料中進行微生物誘導沉澱反應而形成碳酸鋅結晶，得到一包含碳酸鋅結晶的砂漿。將該砂漿倒入一模具(50mm × 50mm × 50mm)中並在室溫下靜置3天成型後，將成型的該砂漿置於溫度為20±2℃及相對溼度為70±2%的空氣中進行乾式養護7天，得到一經養護的砂漿。之後，將該經養護的砂漿放置在一台高溫高壓滅菌釜中，以及將逆滲透水加到該高溫高壓滅菌釜中，並使該經養護的砂漿在溫度為121℃及壓力為1.5kg/cm 2的環境中進行水熱合成反應6小時，以使該經養護的砂漿中的碳酸鋅結晶轉變成奈米氧化鋅結晶，得到一包含奈米氧化鋅結晶的光催化性砂漿。
[ 實施例 A2 至 A5]
實施例A2至A5與實施例A1的差異在於，改變硝酸鋅六水合物的用量，其中，在實施例A2中，硝酸鋅六水合物的用量為2.1178公克；在實施例A3中，硝酸鋅六水合物的用量為3.1767公克；在實施例A4中，硝酸鋅六水合物的用量為4.2356公克；在實施例A5中，硝酸鋅六水合物的用量為5.2945公克。
[ 實施例 B1 至 B5 、 C1 至 C5 、 D1 至 D5]
實施例B1至B5、C1至C5、D1至D5與實施例A1至A5的差異在於，以不同的養護條件進行養護程序，其中，實施例B1至B5中是將成型的該砂漿置於溫度為20±2℃及相對溼度為70±2%的空氣中進行乾式養護28天，實施例C1至C5中是將成型的該砂漿置於溫度為23±2℃的自來水中進行濕式養護7天，實施例D1至D5中是將成型的該砂漿置於溫度為23±2℃的自來水中進行濕式養護28天。
[ 比較例 A 至 D]
比較例A至D與上述實施例的差異在於，在比較例A至D中，硝酸鋅六水合物的用量為0公克。
[ 比較例 E1]
將81.78公克的白色矽酸鹽水泥(white cement，購自於皇冠(CROWN), Indonesia)與130公克的石英砂(購自於日順儀器有限公司，型號為5號砂，平均直徑範圍為0.5mm至1.5mm)混合均勻後，再加入49.068公克的水及1.0589公克的奈米氧化鋅粉(購自於舶鈞有限公司，型號為WU-ZnO-001，平均粒徑範圍為20nm，純度為99.9%)拌合均勻，得到一包含奈米氧化鋅粉的砂漿。將該砂漿倒入一模具(50mm × 50mm × 50mm)中並在室溫下靜置3天成型後，將成型的該砂漿置於溫度為23±2℃的自來水中進行濕式養護28天，得到一光催化性砂漿。
[ 比較例 E2 至 E5]
比較例E2至E5與比較例E1的差異在於，改變奈米氧化鋅粉的用量，其中，比較例E2中使用2.1178公克的的奈米氧化鋅粉，在比較例E3中使用3.1767公克的奈米氧化鋅粉，在比較例E4中使用4.2356公克的奈米氧化鋅粉，在比較例E5中使用5.2945公克的奈米氧化鋅粉。
[ 性質評價 ]
X- 光繞射 (X-ray diffraction ， XRD) 分析：
利用X-光繞射儀(廠商：Shimadzu，型號：XRD-6000)對比較例A及每一實施例的光催化性砂漿進行X-光繞射分析，所得的X-光繞射圖如圖1至圖4所示，圖1是實施例A1至A5及比較例A的光催化性砂漿的X-光繞射圖，圖2是實施例B1至B5的光催化性砂漿的X-光繞射圖，圖3是實施例C1至C5的光催化性砂漿的X-光繞射圖，圖4是實施例D1至D5的光催化性砂漿的X-光繞射圖。
掃描式電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscope ， SEM) 分析：
利用場發射掃描電子顯微鏡(簡稱FE-SEM，廠商：Hitachi，型號：S4800-I)對比較例A至D及每一實施例的光催化性砂漿進行外觀形貌分析，所得的SEM照片如圖5至圖8所示，圖5是實施例A1至A5及比較例A的光催化性砂漿的SEM照片，圖6是實施例B1至B5及比較例B的光催化性砂漿的SEM照片，圖7是實施例C1至C5及比較例C的光催化性砂漿的SEM照片，圖8是實施例D1至D5及比較例D的光催化性砂漿的SEM照片。其中，待測的光催化性砂漿在送入FE-SEM分析前，需先進行以下的前處理：利用導電碳膠帶將光催化性砂漿的粉末黏在該FE-SEM的試片載台上，再將該試片載台放到烘箱中以100℃烘烤1小時以去除光催化性砂漿的粉末中的水分，然後將該試片載台放到鍍金機中對光催化性砂漿的粉末進行鍍金60秒。
吸水率：
將每一實施例及比較例的光催化性砂漿置於烘箱中以110℃進行烘乾以去除光催化性砂漿中的水分，並每間隔24小時將光催化性砂漿從烘箱中取出來量測重量，當光催化性砂漿的重量變化量小於0.5%視為達到恆重並紀錄為光催化性砂漿的乾重。將達到恆重的光催化性砂漿浸在21℃的水中48小時後，將光催化性砂漿從水中取出並擦乾表面，然後秤量光催化性砂漿的重量並紀錄為光催化性砂漿的濕重，並依據以下公式計算光催化性砂漿的吸水率：吸水率(%)＝(光催化性砂漿的濕重－光催化性砂漿的乾重)÷光催化性砂漿的乾重×100%。
接觸角：
將實施例D1至D5及比較例D的光催化性砂漿放置在接觸角量測儀(廠商：馗鼎奈米科技股份有限公司，型號：CAM-100)的量測台上，並在光催化性砂漿的表面形成水滴，量測水滴接觸待光催化性砂漿的表面所形成的夾角，即得到光催化性砂漿對水的接觸角。
抗壓強度：
根據CNS 1010 R3032水硬性水泥墁料抗壓強度檢驗法，並利用25噸CLSM電腦伺服控制抗壓試驗機(廠商：台灣 YENSTRON 研士強，型號：YS/7000-LA25T)量測每一實施例及比較例的光催化性砂漿的抗壓強度(compressive strength)。
光催化效率：
利用氙弧燈光化學反應器(廠商：PANCHUM，型號： PR-4000 Photochemical Reactor)分析實施例B1至B5及D1至D5、比較例B、D及E1至E5的光催化性砂漿的光催化效率，測試步驟如下：在以該氙弧燈光化學反應器的氙弧燈泡(廠商：Oriel Instruments，型號：6257 Xenon Arc Lamp，瓦數：100 W)作為唯一光源的環境中，讓光催化性砂漿的試片(體積為50 mm × 50 mm × 10 mm)與亞甲基藍濃度為10ppm的亞甲基藍水溶液進行光催化反應750分鐘，以使該亞甲基藍水溶液中的亞甲基藍被降解，該光催化反應結束後量測該亞甲基藍水溶液的亞甲基藍濃度，並根據以下公式計算光催化性砂漿的光催化效率(η%)：光催化效率(η%)＝(亞甲基藍水溶液在光催化反應前的亞甲基藍濃度－亞甲基藍水溶液經光催化反應後的亞甲基藍濃度)÷亞甲基藍水溶液在光催化反應前的亞甲基藍濃度×100%。
表1
---：未量測 養護程序 鋅源用量 (wt%) 吸水率 (%) 接觸角 (度) 抗壓強度(kgf/cm 2) 光催化效率(η%)
實施例 A1 乾式養護7天 0.5 12.25 --- 285.69 ---
A2 乾式養護7天 1 12.55 --- 278.15 ---
A3 乾式養護7天 1.5 11.85 --- 200.99 ---
A4 乾式養護7天 2 11.65 --- 273.19 ---
A5 乾式養護7天 2.5 10.85 --- 253.75 ---
B1 乾式養護28天 0.5 11.53 --- 334.84 47.13
B2 乾式養護28天 1 11.54 --- 308.2 63.92
B3 乾式養護28天 1.5 11.33 --- 282.35 70.18
B4 乾式養護28天 2 10.93 --- 278.28 74.50
B5 乾式養護28天 2.5 10.73 --- 269.71 78.96
C1 濕式養護7天 0.5 11.57 --- 305.64 ---
C2 濕式養護7天 1 10.54 --- 317.11 ---
C3 濕式養護7天 1.5 9.44 --- 329.33 ---
C4 濕式養護7天 2 9.31 --- 329.93 ---
C5 濕式養護7天 2.5 8.55 --- 295.61 ---
D1 濕式養護28天 0.5 10.45 53.89 378.53 48.97
D2 濕式養護28天 1 9.92 65.93 352.19 65.35
D3 濕式養護28天 1.5 8.9 71.26 340.07 72.54
D4 濕式養護28天 2 8.24 80.87 332.14 76.42
D5 濕式養護28天 2.5 7.39 89.54 318.38 79.95
比較例 A 乾式養護7天 0 13.15 --- 357.6 ---
B 乾式養護28天 0 11.75 --- 416.69 37.74
C 濕式養護7天 0 12.38 --- 501.01 ---
D 濕式養護28天 0 11.15 35.61 508.89 39.43
E1 濕式養護28天 0.5 15.44 --- 346.36 42.13
E2 濕式養護28天 1 15.34 --- 359.59 45.20
E3 濕式養護28天 1.5 14.20 --- 297.43 52.43
E4 濕式養護28天 2 12.45 --- 92.53 56.43
E5 濕式養護28天 2.5 13.64 --- 44.55 59.53
註：鋅源用量(wt%)＝鋅源的用量(公克)÷[砂漿原料的用量(公克)+鋅源的用量(公克)]×100wt%
參閱圖1至圖4，各個實施例的光催化性砂漿的XRD分析圖中皆有氧化鋅結晶的特徵峰，證明本發明的製法確實能使所製得的光催化性砂漿具有奈米氧化鋅結晶。
參閱圖5至圖8，相較於比較例A至D的光催化性砂漿的FE-SEM照片中沒有出現氧化鋅結晶，在各個光催化性砂漿的FE-SEM照片中皆有出現形狀為針狀、絲狀、管狀或網狀的奈米氧化鋅結晶，證明本發明的製法確實能使所製得的光催化性砂漿具有奈米氧化鋅結晶。此外，從實施例A1至A5(乾式養護7天)與實施例C1至C5(濕式養護7天)，以及實施例B1至B5(乾式養護28天)與實施例D1至D5(濕式養護28天)可知，採用濕式養護所製得的光催化性砂漿中包含更密集的奈米氧化鋅結晶。
參閱表1的吸水率，對照實施例A1至A5與比較例A，養護程序同樣是乾式養護7天，相較於比較例A的光催化性砂漿的吸水率，實施例A1至A5的光催化性砂漿具有較低的吸水率。實施例B1至B5與比較例B、實施例C1至C5與比較例C，以及實施例D1至D5與比較例D也呈現相同的趨勢，即以同樣的養護程序而言，相較於比較例的光催化性砂漿的吸水率，實施例的光催化性砂漿具有較低的吸水率。對照比較例E1至E5與各個實施例，可知以同樣的鋅源用量比例而言，相較於比較例的光催化性砂漿的吸水率，實施例的光催化性砂漿具有較低的吸水率。
參閱表1的接觸角，相較於比較例D的光催化性砂漿與水的接觸角，實施例D1至D5的光催化性砂漿與水的接觸角較大，顯示實施例D1至D5的光催化性砂漿具有較大的疏水性，且實施例D4及D5的光催化性砂漿與水的接觸角更大於80°。綜合吸水率及接觸角來看，證明本發明的製法能使所製得的光催化性砂漿具有較低的吸水率及較大的疏水性，進而使用本發明製法所製得的該光催化性砂漿來製備混凝土，能夠有效防止水滲透至該混凝土結構。
參閱表1的光催化效率，對照實施例B1至B5與比較例B、實施例D1至D5與比較例D，可知透過使用鋅源能使所製得的光催化性砂漿具有較高的光催化效率。
對照實施例E1至E5與實施例B1至B5及D1至D5，雖然隨著鋅源用量比例的增加皆可使得光催化性砂漿的光催化效率提高，但以同樣的鋅源用量比例的增加程度而言(由0.5%增加至2.5%)，相較於比較例E1至E5的光催化性砂漿的光催化效率的上升率僅有41%[(59.53－42.13)÷42.13×100%＝41%]，實施例B1至B5的光催化性砂漿的光催化效率的上升率高達68%[(78.96－47.13)÷47.13×100%＝68%]，實施例D1至D5的光催化性砂漿的光催化效率的上升率高達63%[(79.95－48.97)÷48.97×100%＝63%]。
而且，參閱表1的抗壓強度，對照比較例E1至E5與各個實施例，雖然隨著鋅源用量比例的增加造成光催化性砂漿的抗壓強度降低，但以同樣的鋅源用量比例的增加程度而言(由0.5%增加至2.5%)，相較於比較例E1至E5的光催化性砂漿的抗壓強度下降率高達87%[(346.36－44.55)÷346.36×100%＝87%]，實施例A1至A5的光催化性砂漿的抗壓強度下降率僅有11%[(285.69－253.75)÷285.69×100%＝11%]，實施例B1至B5的光催化性砂漿的抗壓強度下降率僅有19%[(334.84－269.71)÷334.84×100%＝19%]，實施例C1至C5的光催化性砂漿的抗壓強度下降率僅有3%[(305.64－295.61)÷305.64×100%＝3%]，實施例D1至D5的光催化性砂漿的抗壓強度下降率僅有16%[(378.53－318.38)÷378.53×100%＝16%]。綜合光催化效率及抗壓強度來看，可見相較於現有技術直接使用奈米氧化鋅粉製備砂漿雖然能增加砂漿的光催化效率但卻也大幅降低砂漿的抗壓強度，本發明的製法能夠較大幅度地增加所製得的光催化性砂漿的光催化效率，且能夠較小幅度地降低所製得的光催化性砂漿的抗壓強度。
綜上所述，本發明光催化性砂漿的製法透過該步驟(a)至(d)，使所製得的光催化性砂漿具有較大的疏水性及較低的吸水率，因此後續使用該光催化性砂漿製作混凝土，能夠有效降低水滲透至該混凝土的結透中。本發明光催化性砂漿的製法還使得所製得的該光催化性砂漿具有高的光催化效率及良好的抗壓強度，尤其是相較於現有技術直接在砂漿中添加奈米氧化鋅粉，本發明光催化性砂漿的製法能夠使所製得的光催化性砂漿的光催化效率較大幅度地增加且抗壓強度較小幅度地降低。因此，確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是實施例A1至A5的光催化性砂漿的XRD圖； 圖2是實施例B1至B5的光催化性砂漿的XRD圖； 圖3是實施例C1至C5的光催化性砂漿的XRD圖； 圖4是實施例D1至D5的光催化性砂漿的XRD圖； 圖5是實施例A1至A5及比較例A的光催化性砂漿的FE-SEM照片； 圖6是實施例B1至B5及比較例B的光催化性砂漿的FE-SEM照片； 圖7是實施例C1至C5及比較例C的光催化性砂漿的FE-SEM照片；及 圖8是實施例D1至D5及比較例D的光催化性砂漿的FE-SEM照片。

Claims (10)

  1. 一種光催化性砂漿的製法，包含以下步驟： (a).提供一包含細骨材及水泥的砂漿原料、一包含鋅源及尿素的反應組分，及一包含水及產脲酶微生物的微生物溶液； (b).使該微生物溶液與該反應組分在該砂漿原料中進行微生物誘導沉澱反應而形成碳酸鋅結晶，得到一包含碳酸鋅結晶的砂漿； (c).將該步驟(b)所製得的該砂漿進行養護程序，以使該砂漿進行水化反應，得到一經養護的砂漿；及 (d).將該經養護的砂漿進行水熱合成反應，以使該砂漿中的碳酸鋅結晶轉變成為奈米氧化鋅結晶，得到一包含奈米氧化鋅結晶的光催化性砂漿。
  2. 如請求項1所述的光催化性砂漿的製法，其中，以該鋅源及該砂漿原料的總量為100wt%，該鋅源的用量範圍為0.1wt%至20wt%。
  3. 如請求項1所述的光催化性砂漿的製法，其中，以該鋅源及該砂漿原料的總量為100wt%，該鋅源的用量範圍為0.5wt%至2.5wt%。
  4. 如請求項1所述的光催化性砂漿的製法，其中，該養護程序是將該砂漿置於20±2℃及相對溼度為70±2%的空氣中進行乾式養護7至28天。
  5. 如請求項1所述的光催化性砂漿的製法，其中，該養護程序是將該砂漿置於溫度為23±2℃的自來水中進行濕式養護7至28天。
  6. 如請求項1所述的光催化性砂漿的製法，其中，該水熱合成反應是在溫度範圍為60℃至150℃且壓力範圍為1.2 kg/cm 2至3.0 kg/cm 2的環境中進行。
  7. 如請求項1所述的光催化性砂漿的製法，其中，該產脲酶微生物是選自於巴氏芽孢桿菌。
  8. 如請求項1所述的光催化性砂漿的製法，其中，該水泥是選自於矽酸鹽水泥。
  9. 如請求項1所述的光催化性砂漿的製法，其中，該細骨材是選自於石英砂。
  10. 如請求項1所述的光催化性砂漿的製法，其中，該鋅源是選自於由硝酸鋅及硝酸鋅水合物所組成的群組中至少一者。
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