一种氮掺杂的磷酸盐基光催化陶瓷产品及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种氮掺杂的磷酸盐基光催化陶瓷产品及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将磷酸盐基组分促进结晶结构取向优势生长的釉料组合物施加于陶瓷本体表面；将施加釉料组合物后的陶瓷本体烧成；将烧成后的陶瓷本体与含氮粉体在惰性气氛下煅烧，得到所述氮掺杂的磷酸盐基光催化陶瓷产品。杂的磷酸盐基光催化陶瓷产品。杂的磷酸盐基光催化陶瓷产品。

【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂的磷酸盐基光催化陶瓷产品及其制备方法


[0001]本专利技术属于陶瓷釉料领域，具体涉及一种氮掺杂的磷酸盐基光催化陶瓷产品及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统建筑陶瓷行业产能过剩，市场趋势逐渐狭窄，陶瓷产品的表面功能化成为提升传统陶瓷材料价值和企业创新开拓市场的重要发展方向。国内部分陶瓷企业已拓展出隔热、保温、发光、抗菌陶瓷等功能的陶瓷产品。目前建筑卫生陶瓷产品在我国工程建设、基建和家庭装修中大量使用。面对各种化工产品所释放的有毒有机物或者气体对家居环境或者人体健康造成的威胁，消费者对环保型建筑陶瓷提出了极大需求。开发出具有环保降解有毒有机污染物功能的陶瓷产品，是我国建筑陶瓷行业需要解决的问题之一。而能否将光催化剂合理运用在上述功能的陶瓷产品中，成为解决上述问题的重要课题。
[0003]传统的建筑卫生和日用陶瓷釉料主要分为熔块釉和生料釉。熔块釉表面缺陷少，广泛为越来越多的陶瓷企业使用。熔块釉的生产和研究主要集中以下方面：无铅无镉等无毒害元素的使用和研究，即无铅熔块釉料；高温耐磨熔块釉料；镜面装饰效果优良的透明釉料，即全抛釉；此外还有渗彩釉、乳浊釉、结晶釉等等。如何获得兼具釉面结晶效果和光催化功能的陶瓷产品是本专利技术所要解决的重要技术问题。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种氮掺杂的磷酸盐基光催化陶瓷产品及其制备方法。该产品使用磷酸盐基组分促进结晶结构取向优势生长的釉料组合物，釉料组合物在磷酸盐体系底釉的促进下，可优先形成高活性结晶结构并在釉层内取向生长，促进结晶组分在釉层表面优势分布，保证陶瓷釉表面活性位点的充分暴露。同时，釉料组合物中引入具有光催化降解性能优异的钨酸锰，对有毒气体诸如甲醛、苯基化合物等具有良好的降解性能。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种氮掺杂的磷酸盐基光催化陶瓷产品的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将磷酸盐基组分促进结晶结构取向优势生长的釉料组合物施加于陶瓷本体表面；所述釉料组合物的原料组成包括：以质量百分比计，粉料A 80～90％、钨酸锰5～10％和高岭土5～10％；粉料A的原料组成包括：以质量百分比计，SiO
2 15～30％、AlPO
4 6～12％、Mn3(PO4)
2 6～10％、Li3PO
4 20～54％、Na3PO
4 16～21％、K3PO
4 20～29％；将施加釉料组合物后的陶瓷本体烧成；将烧成后的陶瓷本体与含氮粉体在惰性气氛下煅烧，得到所述氮掺杂的磷酸盐基光催化陶瓷产品。一些技术方案中，所述含氮粉体是尿素。
[0006]传统氧化物例如氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化钠等组成的釉料组合物，结晶组分不易在釉层表面充分暴露，釉的活性成分不易展现良好的光催化活性。相较于氧化物体系的釉料组合物，磷酸盐体系的底釉组分在高温下具有不同的熔融液态粘度和金属离子扩散
速率，在此条件下，结晶釉组分的取向生长速度和在整体结晶釉层内的法向分布会呈现出明显变化。具体为，在磷酸盐基底釉体系下，钨酸锰基结晶釉的取向生长会在釉层表面优先分布，并形成一维取向，可为高活性结晶釉体系的充分暴露和生长提供条件。另外，通过将烧成后的陶瓷本体与含氮粉体在惰性气氛下煅烧，可以把氮元素以固溶体的形式嵌入釉面的玻璃相表面，在反复催化循环中借助氮掺杂稳定表面阳离子迁移并保持活性结构，进而提高降解效率。
[0007]较佳地，所述粉料A为熔块形式的粉料。
[0008]较佳地，所述熔块的制备过程为：按照粉料A的原料组成混合均匀后过筛于第一温度保温10～20分钟，继续于第二温度保温10～20分钟，然后于第三温度保温10～20分钟，再经淬冷、破碎得到熔块；其中，第一温度为600～900℃，第二温度为700～1000℃，第三温度为1300～1500℃；优选地，第二温度比第一温度高50～200℃。
[0009]较佳地，过筛的目数为30～100目。
[0010]较佳地，所述粉料A的粒径为100～300目。
[0011]较佳地，所述釉料组合物在高温烧成环境下生成呈散射取向生长的线状晶体。
[0012]较佳地，所述线状晶体为钨酸锰晶体。
[0013]较佳地，最高烧成温度为1100～1300℃，烧成周期为60～170分钟。
[0014]较佳地，煅烧的惰性气氛为氩气。
[0015]较佳地，煅烧温度为400～800℃，煅烧时间为30～90分钟。
[0016]较佳地，将所述釉料组合物以釉浆的形式施加于陶瓷本体表面；所述釉浆除了釉料组合物以外，还包括分散剂和水；优选地，水占釉浆的质量百分含量为40～60％，分散剂占釉浆的质量百分含量为0.1～0.5％。
[0017]较佳地，釉浆在陶瓷本体表面形成0.05～0.3mm的结晶釉层。
[0018]第二方面，本专利技术提供上述任一项所述的制备方法获得的氮掺杂的磷酸盐基光催化陶瓷产品。
附图说明
[0019]图1是实施例1釉层的XRD图；图2是实施例1
‑
3和对比例1光催化降解甲醛的性能图；图3是实施例1
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3和对比例1光催化降解苯基化合物的性能图；图4是氮掺杂的磷酸盐基光催化陶瓷产品的数码照片。
具体实施方式
[0020]通过下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。在没有特殊说明的情况下，各百分含量指质量百分含量。以下示例性说明本专利技术所述氮掺杂的磷酸盐基光催化陶瓷产品的制备方法。
[0021]将磷酸盐基组分促进结晶结构取向优势生长的釉料组合物施加于陶瓷本体表面。陶瓷本体的组成和规格没有特别限定，可采用本领域常用的建筑陶瓷本体。
[0022]所述釉料组合物的原料组成包括：以质量百分比计，粉料A 80～90％、钨酸锰5～10％和高岭土5～10％。
[0023]粉料A为釉料组合物的主成分，在釉料组合物中发挥底釉的作用，在高温熔融状态下提供液相环境。粉料A的原料组成包括：以质量百分比计，SiO
2 15～30％、AlPO
4 6～12％、Mn3(PO4)
2 6～10％、Li3PO
4 20～54％、Na3PO
4 16～21％、K3PO
4 20～29％。粉料A在高温环境下提供活性钨酸锰结晶成核生长的液态环境，让其能以较快的速率生长。如果将粉料A替换为传统的长石、粘土，会导致结晶晶体的晶粒尺寸较小甚至无法促进晶粒生长，形成的取向生长结构少。这是因为使用传统长石或者粘土作为釉料组合物的底釉成分，钨酸锰晶核成核速度低，很难在短时间内直接成核生长。使用长石或者粘土形成的结晶釉其成长时间较长，通常仅高温条件下保温时间达到4～10小时，烧成总周期在15小时以上。本专利技术的釉料组合物晶花形貌易控制，节省能耗，其在高温条件下保温时间仅为5～20分钟，烧成总周期在60～170分钟。
[0024]如前所述，粉料A提供结晶成核生长的环境，让钨酸锰快速成核。如果粉料A在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂的磷酸盐基光催化陶瓷产品的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将磷酸盐基组分促进结晶结构取向优势生长的釉料组合物施加于陶瓷本体表面；所述釉料组合物的原料组成包括：以质量百分比计，粉料A 80～90%、钨酸锰 5～10%和高岭土5～10%；粉料A的原料组成包括：以质量百分比计，SiO
2 15～30%、AlPO
4 6～12%、Mn3(PO4)
2 6～10%、Li3PO
4 20～54%、Na3PO
4 16～21%、K3PO
4 20～29%；将施加釉料组合物后的陶瓷本体烧成；将烧成后的陶瓷本体与含氮粉体在惰性气氛下煅烧，得到所述氮掺杂的磷酸盐基光催化陶瓷产品。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粉料A为熔块形式的粉料；优选地，所述熔块的制备过程为：按照粉料A的原料组成混合均匀后过筛于第一温度保温10～20分钟，继续于第二温度保温10～20分钟，然后于第三温度保温10～20分钟，再经淬冷、破碎得到熔块；其中，第一温度为600～900℃，第二温度为700...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘一军，黄玲艳，曹丽云，黄剑锋，李嘉胤，张金津，潘利敏，汪庆刚，
申请(专利权)人：蒙娜丽莎集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：