一种釉面含有锐钛矿晶体的光催化陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种釉面含有锐钛矿晶体的光催化陶瓷的制备方法。该制备方法包括制备熔块釉、施釉、干燥、烧成等步骤。本方法采用一次烧成，所得陶瓷的釉面均匀地析出了纳米级的锐钛矿晶体，具有一定的光催化性能、较好的易洁性和良好的耐磨性，并且该方法工艺简单，有利于工业化生产。

Preparation method of glazed anatase crystal photocatalytic ceramics

The invention discloses a method for preparing glazed anatase crystal photocatalytic ceramics. The preparation methods include preparing frit glaze, glazing, drying and firing. In this method, nano-anatase crystals were evenly precipitated on the glaze surface of the ceramics obtained by one-time firing. It has certain photocatalytic activity, good cleanliness and good wear resistance. Moreover, the process of this method is simple and conducive to industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种釉面含有锐钛矿晶体的光催化陶瓷的制备方法
本专利技术属于陶瓷制备
，具体涉及一种釉面含有锐钛矿晶体的光催化陶瓷的制备方法。
技术介绍
我国传统陶瓷行业产量巨大，以墙地砖为例2015年我国产量超100亿平方米。但是我国生产的陶瓷大多价格低廉，附加值较低，同质化严重。如何使传统陶瓷功能化，使陶瓷具有抗菌、易洁等效果，是当前传统陶瓷行业发展的重要方向。目前，制备抗菌易洁陶瓷主要有两种途径。一种是向陶瓷釉料中加入少量抗菌剂，主要以Ag系抗菌剂为主；Ag系抗菌剂的应用存在价格昂贵，离子溶出后抗菌能力下降，见光易变色等问题。另一类是以锐钛矿TiO2为主体的光催化型无机抗菌材料。主要方法是在陶瓷表面涂覆一层锐钛矿TiO2薄膜，然后在较低温度热处理，形成一个具有光催化活性的涂层。但该方法形成的涂层耐久性较差，与陶瓷的寿命不匹配。从热力学角度来看，锐钛矿相TiO2是亚稳定相，金红石相是稳定相，锐钛矿相一般在500-700℃会转变成金红石相，该相变是一级不可逆相变。传统陶瓷的烧结温度一般都在1100℃以上，因此，制备耐久性好的光催化陶瓷必须寻找新的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于寻找一种方法，能够在烧成时直接析出锐钛矿晶体，获得耐磨性好，具有光催化活性的陶瓷。本专利技术的目的通过下述技术方案实现。一种釉面含有锐钛矿晶体的光催化陶瓷的制备方法，制备过程包括以下步骤：熔块制备、施釉、干燥、烧成，其中熔块制备过程所用原料由以下重量份的组分组成：11-13份TiO2，48-51份SiO2，1-5份Al2O3，14-16份B2O3，4-6份Na2O，5-7份K2O，2-4份CaO，1-3份P2O5，3-5份ZnO。优选的，所述的熔块制备，包含以下步骤：1）将已称量好的原料球磨混合；2）将步骤1）所得混合料装入刚玉坩埚，放入马弗炉中升温至1400-1500℃保温；3）从马弗炉中取出刚玉坩埚，把高温玻璃液迅速倒入水中淬冷；4）将冷却后的玻璃渣取出，在球磨机中球磨，过筛，取筛下料烘干。进一步优选的，步骤2）所述升温速率为5-15℃/min；保温的时间为1-2h。进一步优选的，步骤4）所述过筛是过200-360目筛子。优选的，所述施釉采用的是浸釉、淋釉或喷釉的一种。优选的，所述干燥的温度为60-120℃，干燥时间为1h-6h。优选的，所述烧成的过程包括以下3步热处理：1）熔融：将干燥后的陶瓷坯体放入窑炉中，升温至1130-1180℃保温，釉层熔融；2）冷却：将步骤1）所得熔融陶瓷离开高温区，在空气中冷却；3）保温：将步骤2）冷却后的陶瓷重新放入窑炉中725-775℃保温后随炉冷却至室温。进一步优选的，步骤1）所述升温速率为5-15℃/min，保温的时间为15-30min。进一步优选的，步骤2）所述冷却的时间为3-4min。进一步优选的，步骤3）所述保温的时间为6-30min。相对于现有技术，本专利技术具有以下优点和有益效果：（1）本专利技术采用了一次烧成的方法，工艺简单，成本低，易于工业化批量生产。（2）本专利技术中，TiO2是直接加入釉料中的，制备的熔块釉先经熔融，之后经热处理析出，这样制备的光催化陶瓷，一方面耐磨性较好；一方面釉面析晶较均匀，光催化活性较好。附图说明图1为实施例2釉面经HF腐蚀的析出锐钛矿的釉面放大50K倍的电镜图。具体实施方式下面将通过具体实例对本专利技术的方法作进一步的说明，但本专利技术不仅限于所述实施例实施例1本专利技术的釉面含有锐钛矿晶体的光催化陶瓷的制备方法，其釉中釉层由以下重量份的组分组成：11份TiO2，51份SiO2，5份Al2O3，14份B2O3，6份Na2O，5份K2O，4份CaO，3份P2O5，1份ZnO，制备过程包括以下步骤：步骤A，生坯素烧；步骤B，制备熔块釉浆：将原料先进行初步干混，之后以5℃/min升温至1400℃保温2h制备熔块釉并水淬，球磨至200目取筛下釉料，加釉料，水，重量比3:2；CMC、多聚偏磷酸钠的添加量均为釉料质量的0.3%，配制成浆料。步骤C，施釉；步骤D，干燥：将经施釉后的坯体放入60℃烘箱中干燥6h；步骤E，烧成：将施釉后的砖坯放入马弗炉中以15℃/min升至1150℃，保温25min；将砖坯从马弗炉中取出，空气中冷却4min；将釉块放入另一炉温725℃的马弗炉中，保温30分钟随炉冷却至室温。由本实施例制备出的陶瓷，其釉面显微硬度约为6.0±0.3GPa。光催化实验表明，以5mg/L的甲基橙为目标污染物，300w欧司朗紫外老化灯为光源，10h后基本降解完全。实施例2本专利技术的釉面含有锐钛矿晶体的光催化陶瓷的制备方法，其釉中釉层由以下重量份的组分组成：13份TiO2，48份SiO2，3份Al2O3，15份B2O3，6份Na2O，7份K2O，3份CaO，2份P2O5，3份ZnO，制备过程包括以下步骤：步骤A，生坯素烧。步骤B，制备熔块釉浆：将原料先进行初步干混，之后以10℃/min升温至1450℃保温1.5h制备熔块釉并水淬，球磨至200目取筛下釉料，加釉料，水，重量比3:2；CMC、多聚偏磷酸钠的添加量均为釉料质量的0.3%配制成浆料。步骤C，施釉。步骤D，干燥：将经施釉后的坯体放入120℃烘箱中干燥1h。步骤E，烧成：将施釉后的砖坯放入马弗炉中以以10℃/min升温至1180℃，保温15min。将砖坯从马弗炉中取出，空气中冷却3.5min；将釉块放入另一炉温750℃的马弗炉中，保温20分钟随炉冷却至室温。如图1所示，釉面经HF腐蚀后，表面析出了晶粒尺寸约为60nm左右的锐钛矿晶体。理论上具有一定的光催化性能。由本实施例制备出的陶瓷，其釉面显微硬度约为6.1±0.2GPa，耐磨性较好。光催化实验表明，以5mg/L的甲基橙为目标污染物，300w欧司朗紫外老化灯为光源，8h后基本降解完全。实施例3本专利技术的釉面含有锐钛矿晶体的光催化陶瓷的制备方法，其釉中釉层由以下重量份的组分组成：12份TiO2，51份SiO2，3份Al2O3，16份B2O3，4份Na2O，6份K2O，2份CaO，1份P2O5，5份ZnO，制备过程包括以下步骤：步骤A，生坯素烧。步骤B，制备熔块釉浆：将原料先进行初步干混，之后以15℃/min升温至1500℃保温1h制备熔块釉并水淬，球磨至200目取筛下釉料，加釉料，水，重量比3:2；CMC、多聚偏磷酸钠的添加量均为釉料质量的0.3%，配制成浆料。步骤C，施釉。步骤D，干燥：将经施釉后的坯体放入80℃烘箱中干燥3h。步骤E，烧成：将施釉后的砖坯放入马弗炉中以5℃/min升温至温度1130℃，保温30min。将砖坯从马弗炉中取出，空气中冷却3min；将釉块放入另一炉温775℃的马弗炉中，保温6分钟随炉冷却至室温。由本实施例制备出的陶瓷，其釉面显微硬度约为6.3±0.5GPa。光催化实验表明，以5mg/L的甲基橙为目标污染物，300w欧司朗紫外老化灯为光源，9h后基本降解完全。上述技术方案仅体现了本专利技术技术方案的优选技术方案，本
的技术人员对其中的某些部分所可能做出的一些变动均体现了本专利技术的原理，属于本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种釉面含有锐钛矿晶体的光催化陶瓷的制备方法，其特征在于，制备过程包括以下步骤：熔块制备、施釉、干燥、烧成，其中熔块制备过程所用原料由以下重量份的组分组成：11‑13份TiO2，48‑51份SiO2，1‑5份Al2O3，14‑16份B2O3，4‑6份Na2O，5‑7份K2O，2‑4份CaO，1‑3份P2O5，3‑5份ZnO。

【技术特征摘要】
1.一种釉面含有锐钛矿晶体的光催化陶瓷的制备方法，其特征在于，制备过程包括以下步骤：熔块制备、施釉、干燥、烧成，其中熔块制备过程所用原料由以下重量份的组分组成：11-13份TiO2，48-51份SiO2，1-5份Al2O3，14-16份B2O3，4-6份Na2O，5-7份K2O，2-4份CaO，1-3份P2O5，3-5份ZnO。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的熔块制备，包含以下步骤：1）将已称量好的原料球磨混合；2）将步骤1）所得混合料装入刚玉坩埚，放入马弗炉中升温至1400-1500℃；3）从马弗炉中取出刚玉坩埚，把高温玻璃液迅速倒入水中淬冷；4）将冷却后的玻璃渣取出，在球磨机中球磨，过筛，取筛下料烘干。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2）所述升温的速率为5-15℃/min；保温的时间为1-2h。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤4）所述过...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭诚，赵海岩，吴建青，吕明，吴敏，曾禹，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44