本發明屬于新材料技術領域，具體涉及一種制富氫水用多孔金屬陶瓷復合材料及其制備方法和應用。
背景技術：
眾所周知，人的疾病（包括人的衰老）最終都可歸結為人的細胞受損，造成細胞病態或者老化的主要元兇就是過剩的氧自由基。2007年7月，日本醫科大學太田成男教授在《自然·醫學》報道；動物呼吸2份的氫氣就可有效清除氧自由基。氫分子生物醫學效應研究表明：富含氫氣的水（富氫水）具有清除體內過剩氧自由基的作用。
迄今，產生富氫水的方法主要有兩大類：一類是電解式（包括電解水機、電解水杯、瓶裝或袋裝富氫水等）；另一類是非電解式（包括鎂質氫水棒、固體膠囊、托瑪琳（電氣石）微電解和麥飯石微電解富氫水機等）。
采用金屬鎂顆粒、鎂棒等活潑金屬與水反應制備富氫水，由于材料存在時效性差，易析出沉淀物，同時，鎂顆粒和鎂棒等活潑金屬極易在空氣環境下氧化，一旦氧化后基本不再起作用，且在水中易腐蝕和溶出過量鎂離子，導致水中鎂離子超標。
采用托瑪琳（電氣石）天然礦物材料或金屬鎂粉與電氣石粉復合固化加工成陶質顆粒或圓片微電解水或與水反應制備富氫水。例如實用新型專利CN201620103993.X，一種富氫水瓷水龍頭凈水裝置；專利CN201010618600.6，復合抗菌遠紅外麥飯石多孔陶瓷球及制備方法；專利200910199142.4，一種能夠產生負電位的組合物及制備方法與應用；專利申請號201510456288.8，制造富氫水合金陶瓷材料及其制備方法和應用；專利申請號201610013842.X，具有去農殘和抗菌去污功能的材料及其制備方法和應用。專利申請號201610473673.8，高活性廢水處理微電解材料及其制備方法；專利申請號201610480766.3，石墨烯激活制氫材料及其制備方法和應用；這些專利和專利申請都仍存在制氫效果慢，時效短，水溶氫含量低，未燒結而導致析出沉淀物等缺點。特別是在冷水的情況下，金屬與水作用制氫反應速度慢，使用效果差。
本專利中所使用的耐高溫納米遠紅外陶瓷粉是本專利申請人自有的專利技術（專利號：201010295013.8）。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種制富氫水用多孔金屬陶瓷復合材料及其制備方法和應用。
本發明通過以下技術方案予以實現：一種制富氫水用多孔金屬陶瓷復合材料，其特征在于：其配方的物料重量百分比組成為：耐高溫納米遠紅外陶瓷粉30～80wt%、經包覆處理的納米金屬鎂粉5～60 wt%、激活劑3～15 wt%，外加造孔劑3～15 wt%、粘結劑1～10wt%。
所述耐高溫納米遠紅外陶瓷粉的物料重量百分比組成為：納米氧化鋁20～30wt%、納米氧化鎂3～8wt%、納米氧化硅15～25wt%、納米氧化鋯10～20wt%、納米氧化鋅15～25wt%、納米氧化鈦7～10wt%、納米稀土氧化物1～3wt%、納米貴金屬氧化物0.1～0.3wt%；所述納米稀土氧化物為氧化釔或氧化鑭或氧化鈰之中的一種；納米貴金屬氧化物為氧化鉑或氧化鈀之中的一種。
所述納米金屬鎂粉的制備工序為：在2.5～10V電壓條件下，在尿素和氯化鋅熔融的離子液體中電沉積出Zn包覆納米鎂的顆粒，所述Zn包覆層的厚度為2～5納米。
所述激活劑為鋁離子摻雜碳化硅粉、鈣離子/鉻離子摻雜鋁酸鑭粉中的一種或復合。
所述鋁離子摻雜碳化硅粉中鋁離子摻雜量的重量百分比為1～10%，鈣離子/鉻離子摻雜鋁酸鑭粉中鈣離子/鉻離子摻雜量的重量百分比分別為1～10%。
所述造孔劑的物料重量百分比組成為：碳酸氫銨20～90wt%、竹炭粉10～80wt%；
粘結劑的物料重量百分比組成為：去離子水40～60wt%、羧甲基纖維素10～20wt%、聚乙烯醇20～50wt%。
所述納米金屬鎂粉的粒徑為50～100納米，，其他納米氧化物的粒徑為50～300納米。
上述多孔金屬陶瓷復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
步驟一、混料：采用球磨混料，將耐高溫納米遠紅外陶瓷粉、經包覆處理的納米金屬鎂粉、激活劑、造孔劑和粘結劑按配料比加入到球磨機中，按料：球：去離子水重量份數比為1：2：0.8，球磨0.5～2小時；
步驟二、造粒：將步驟一制備的漿料采用噴霧造粒機進行造粒，造粒的顆粒過10～40目篩，含水率為5%；
步驟三、成型：將步驟二制備的粉料，在料倉中陳腐24小時后放入液壓成型機的金屬模具中進行干壓成型，成型壓力為60～100MPa；
步驟四、干燥：將步驟三成型后的坯體放入干燥箱或烘干線上除去水分，干燥溫度為50～80℃，干燥后坯體的含水率小于1%；
步驟五、燒成：在燃氣窯或電窯中燒成，燒成溫度500～1000℃，燒成時間6～12h，燒至最高溫度后保溫30分鐘自然降溫冷卻至室溫。
上述多孔金屬陶瓷復合材料的應用，其特征在于，所述復合材料可應用到電熱水壺、水杯、凈水器和加濕器中，還能應用到水產養殖、飼料加工、保健和美容產業中。
本發明的有益效果如下：
（1）、本發明制造的多孔金屬陶瓷復合材料，具有制造富氫水、弱堿性水和微小分子簇團水的三大功能；
（2）所述多孔金屬陶瓷復合材料可根據應用需要制備出各種形狀，可應用于電熱水壺、水杯、凈水器和加濕器中，制造富含氫氣的健康水，可提升產品附加值，改善身體健康，還能應用到水產養殖、飼料加工、保健和美容的產業中；
（3）本發明與現有的富氫水制備技術相比具有如下優點：提高了活潑金屬抗氧化、抗腐蝕性能、達到基本燒結不落渣的要求；
（4）本發明所述的制備方法簡單，操作方便，易于工業化生產、經濟效益好、實際應用范圍寬等優點。
附圖說明
圖1為實施例1制得復合材料的富氫水核磁共振17O-NMR譜。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明做進一步說明。
實施例1
制富氫水用多孔金屬陶瓷復合材料，以重量份數計，原料組成如下：
耐高溫遠紅外納米陶瓷粉組份40份、經包覆處理的納米金屬鎂粉組份50份、激活劑10份，外加造孔劑10份、粘結劑3份；
耐高溫納米遠紅外陶瓷粉由如下重量百分比的原料組成：納米氧化鋁24 wt%、納米氧化鎂6 wt%、納米氧化硅19 wt%、納米氧化鋯18 wt%、納米氧化鋅23 wt%、納米氧化鈦8 wt%、納米稀土氧化釔1.9 wt%、納米氧化鈀0.1 wt%；
經包覆處理的納米金屬鎂粉的制備工序為：在3V電壓條件下，在尿素和氯化鋅熔融的離子液體中電沉積出Zn包覆納米鎂的顆粒，所述Zn包覆層的厚度為2納米；
激活劑由如下重量百分比的原料制成：Al3+摻雜SiC粉30wt%，Ca2+摻雜LaAlO3粉70 wt%；所述Al3+和Ca2+摻雜量的重量百分比分別為5%；
造孔劑由如下重量百分比的原料組成：碳酸氫銨30 wt%和竹炭粉70 wt%；
粘結劑由如下重量百分比的原料組成：去離子水60 wt%、羧甲基纖維素（CMC）10 wt%、聚乙烯醇（PVA）30 wt%；
所述納米金屬鎂粉的粒徑為60納米，其他納米氧化物的粒徑為70納米。
所述的制富氫水用多孔金屬陶瓷復合材料的制備方法如下步驟：
步驟一、混料：采用球磨混料，將耐高溫納米遠紅外陶瓷粉、經包覆處理的納米金屬鎂粉、激活劑、造孔劑和粘結劑按配料比加入到球磨機中，按料：球：去離子水重量份數比為1：2：0.8，球磨0.5小時；
步驟二、造粒：將步驟一制備的漿料采用噴霧造粒機進行造粒，造粒的顆粒過10目篩，含水率為5%（重量）；
步驟三、成型：將步驟二制備的粉料，在料倉中陳腐24小時后放入液壓成型機的金屬模具中進行干壓成型，成型壓力為60MPa；
步驟四、干燥：將步驟三成型后的坯體放入干燥箱或烘干線上除去水分，干燥溫度為50℃，干燥后坯體的含水率小于1%（重量）；
步驟五、燒成：在燃氣窯或電窯中燒成，燒成溫度800℃，燒成時間8h，燒至最高溫度后保溫30分鐘自然降溫冷卻至室溫。
實施例2
制富氫水用多孔金屬陶瓷復合材料，以重量份數計，原料組成如下：
耐高溫遠紅外納米陶瓷粉組份35份、經包覆處理的納米金屬鎂粉組份60份、激活組份5份，外加造孔劑5份、粘結劑5份；
耐高溫納米遠紅外陶瓷粉由如下重量百分比的原料組成：納米氧化鋁22 wt%、納米氧化鎂4wt%、納米氧化硅25 wt%、納米氧化鋯16 wt%、納米氧化鋅21 wt%、納米氧化鈦9wt%、納米稀土氧化釔2.8 wt%、納米氧化鈀0.2 wt%；
經包覆處理的納米金屬鎂粉的制備工序為：在6V電壓條件下，在尿素和氯化鋅熔融的離子液體中電沉積出Zn包覆納米鎂的顆粒，所述Zn包覆層的厚度為3.5納米；
激活劑由如下重量百分比的原料制成：Al3+摻雜SiC粉，所述Al3+摻雜量的重量百分比為7%；
造孔劑由如下重量百分比的原料組成：碳酸氫銨80wt%和竹炭粉20wt%；
粘結劑由如下重量百分比的原料組成：去離子水50 wt%、羧甲基纖維素（CMC）15wt%、聚乙烯醇（PVA）35 wt%；
所述納米金屬鎂粉的粒徑為75納米，其他納米氧化物的粒徑為150納米。
所述的制富氫水用多孔陶瓷復合材料的制備方法如下步驟：
步驟一、混料：采用球磨混料，將耐高溫納米遠紅外陶瓷粉、經包覆處理的納米金屬鎂粉、激活劑、造孔劑和粘結劑按配料比加入到球磨機中，按料：球：去離子水重量份數比為1：2：0.8，球磨1小時；
步驟二、造粒：將步驟一制備的漿料采用噴霧造粒機進行造粒，造粒的顆粒過20目篩，含水率為5%（重量）；
步驟三、成型：將步驟二制備的粉料，在料倉中陳腐24小時后放入液壓成型機的金屬模具中進行干壓成型，成型壓力為80MPa；
步驟四、干燥：將步驟三成型后的坯體放入干燥箱或烘干線上除去水分，干燥溫度為70℃，干燥后坯體的含水率小于1%（重量）；
步驟五、燒成：在燃氣窯或電窯中燒成，燒成溫度550℃，燒成時間6h，燒至最高溫度后保溫30分鐘自然降溫冷卻至室溫。
實施例3
制富氫水用多孔金屬陶瓷復合材料，以重量份數計，原料組成如下：
耐高溫遠紅外納米陶瓷粉組份70份、經包覆處理的納米金屬鎂粉組份15份、激活組份15份，外加造孔劑14份、粘結劑8份；
耐高溫納米遠紅外陶瓷粉由如下重量百分比的原料組成：納米氧化鋁30 wt%、納米氧化鎂8wt%、納米氧化硅18wt%、納米氧化鋯14wt%、納米氧化鋅17wt%、納米氧化鈦10wt%、納米稀土氧化釔2.7wt%、納米氧化鈀0.3 wt%；
經包覆處理的納米金屬鎂粉的制備工序為：在10V電壓條件下，在尿素和氯化鋅熔融的離子液體中電沉積出Zn包覆納米鎂的顆粒，所述Zn包覆層的厚度為5納米；
激活劑由如下重量百分比的原料制成： Cr-摻雜LaAlO3粉，Cr-摻雜量的重量百分比為5%；；
造孔劑由如下重量百分比的原料組成：碳酸氫銨50wt%和竹炭粉50 wt%；
粘結劑由如下重量百分比的原料組成：去離子水40 wt%、羧甲基纖維素（CMC）20wt%、聚乙烯醇（PVA）40wt%；
所述納米金屬鎂粉的粒徑為90納米，其他納米氧化物的粒徑為250納米。
所述的制富氫水用多孔金屬陶瓷復合材料的制備方法如下步驟：
步驟一、混料：采用球磨混料，將耐高溫納米遠紅外陶瓷粉、經包覆處理的納米金屬鎂粉、激活劑、造孔劑和粘結劑按配料比加入到球磨機中，按料：球：去離子水重量份數比為1：2：0.8，球磨2小時；
步驟二、造粒：將步驟一制備的漿料采用噴霧造粒機進行造粒，造粒的顆粒過35目篩，含水率為5%（重量）；
步驟三、成型：將步驟二制備的粉料，在料倉中陳腐24小時后放入液壓成型機的金屬模具中進行干壓成型，成型壓力為100MPa；
步驟四、干燥：將步驟三成型后的坯體放入干燥箱或烘干線上除去水分，干燥溫度為80℃，干燥后坯體的含水率小于1%（重量）；
步驟五、燒成：在燃氣窯或電窯中燒成，燒成溫度950℃，燒成時間10h，燒至最高溫度后保溫30分鐘自然降溫冷卻至室溫。
本發明實施例1制備的多孔金屬陶瓷復合材料的規格為：圓片外徑52毫米，中心內孔直徑10毫米，厚度15毫米，重量：40克，密度：1.4g/cm3，將此規格的多孔金屬陶瓷復合材料放入300毫升的玻璃水杯中，灌入滿杯70℃熱水，采用日本產ENH-1000型溶解氫氣計測量杯中水的氫氣含量：1分鐘，氫氣含量為1.0PPM； 5分鐘，氫氣含量為1.2PPM；10分鐘，氫氣含量為1.6PPM；
實施例1制備的多孔金屬陶瓷復合材料樣品送國家藥物及代謝產物分析研究中心做檢測項目為：核磁共振譜（17O-NMR譜），檢測結果：用BRUKERAV-500型高分辨超導核磁共振譜儀，在溫控25℃條件下，樣品的17O-NMR譜峰半高寬為58.68Hz，如圖1所示;
實施例1制備的多孔金屬陶瓷復合材料樣品送北京中環物研環境質量監測中心做檢測項目為pH值，檢測依據：GB/T5750.4-2006，檢測結果為：原水pH值為6.78，富氫水pH值為7.95；
實施例1制備的多孔金屬陶瓷復合材料樣品送中國廣州分析測試中心檢測，裝有多孔金屬陶瓷復合材料玻璃杯裝水24小時作為分析樣品，測試該樣品水中重金屬含量，檢測方法為：ICP-MS，檢測結果為：鉻（Cr）小于0.005mg/L；砷（As）小于0.001mg/L；鎘（Cd）小于0.001mg/L；鉛（Pb）小于0.001mg/L；汞（Hg）小于0.002mg/L；
實施例1制備的多孔金屬陶瓷復合材料樣品送中國廣州分析測試中心檢測，裝有多孔金屬陶瓷復合材料玻璃杯裝水24小時作為分析樣品，測試該樣品水放射性，檢測方法為：GB/T5750.13-2006/1和2，檢測結果為：該樣品水的總α放射性0.016Bq/L，總β放射性0.053 Bq/L；
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明保護范圍并不局限于此，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。