[发明专利]一种光催化钛酸锌多孔陶瓷及其制备方法和用途

说明书

本发明属于化工领域，涉及一种光催化钛酸锌多孔陶瓷及其制备方法和用途。尤其涉及一种不用另外负载催化剂就具备直接光催化性能的钛酸锌多孔陶瓷。本发明光催化钛酸锌多孔陶瓷的制备方法，是采用传统氧化物混合烧结法制备钛酸锌系多孔陶瓷，包括如下步骤：A、原料准备；B、造粒、压制成型；C.烧结。通过控制二氧化钛、氧化锌、助熔剂、造孔剂等原料的加入量，调节烧结温度、保温时间以及升温速率等，使烧结的多孔陶瓷具备较好的开孔率、耐腐蚀性以及光催化性能。

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种光催化钛酸锌多孔陶瓷及其制备方法和用途。尤其涉及一种不用另外负载催化剂就具备直接光催化性能的钛酸锌多孔陶瓷。

背景技术

多孔陶瓷材料是一类重要的陶瓷材料，它特有的三维多孔结构使其具有高孔隙率、良好的化学稳定性、小体积密度以及低导热性等特点，从而被广泛应用于众多领域。多孔陶瓷又称为微孔陶瓷，是一种新型陶瓷材料，是由骨料、粘结剂和造孔剂等组分经过高温烧制而成的，具有三维立体网络骨架结构的陶瓷体。

多孔陶瓷内部均匀分布着相互贯通的微孔或孔洞，因此其具有孔隙率高、体积密度小、比表面积大及独特的物理表面性质，加之陶瓷材料特有的耐高温、耐腐蚀、高的化学稳定性和尺寸的稳定性，使多孔陶瓷这一绿色材料可以在气体和液体过滤、净化分离、化工催化载体、吸声减震、高级保温材料、生物医用植人材料、特种墙体材料和传感器材料等多方面得到广泛应用。制备工艺有添加造孔剂工艺，颗粒堆积成型工艺，发泡工艺，有机泡沫浸渍工艺，溶胶-凝胶工艺等传统制备工艺及孔梯度制备方法、离子交换法等新制备工艺等。

由于目前有关多孔陶瓷和光催化相关的研究尚且停留在将多孔陶瓷作为光催化剂的载体，而不直接具有光催化作用，具有催化活性体系组分单一，且烧结温度高、能耗较大等缺点。目前也未见将钛酸锌制备成多孔陶瓷的相关文献报道，而且多孔陶瓷直接具备光催化活性的案例也较为稀少，多是将多孔陶瓷作为催化剂载体应用。本发明的发明人设想若能通过改变相关条件使材料体系皆具有光催化活性，且让多孔陶瓷载体本身具有催化性不需要额外负载催化剂，以及降低陶瓷烧结温度，则生产工艺将大大简化，实现制备成本的降低和制备步骤的简化。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种以钛酸锌作为主料制备的多孔陶瓷，该多孔陶瓷具有直接光催化性能。

本发明光催化钛酸锌多孔陶瓷的制备方法，是通过控制二氧化钛、氧化锌、助熔剂、造孔剂等原料的加入量，调节烧结温度、保温时间以及升温速率等，使烧结的多孔陶瓷具备较好的开孔率、耐腐蚀性以及光催化性能。

本发明光催化钛酸锌多孔陶瓷的制备方法，是采用传统氧化物混合烧结法制备钛酸锌系多孔陶瓷，包括如下步骤：

A、原料准备：

(1)称取二氧化钛、氧化锌和助熔剂，混匀；然后加入煤粉、氯化铵和氯化钠，混匀，得固体物料；

(2)粘结剂的配制：粘结剂加水完全溶解制成粘稠透明溶液，即得到粘结剂溶液，冷却后密封待用；

B、造粒、压制成型：

将步骤A(1)所得固体物料加入步骤A(2)所得粘结剂溶液，混合均匀，制成0.2-0.5mm的颗粒，然后压制成形，干燥即得陶瓷胚体；

C.烧结：

将压制所得陶瓷胚体进行烧结，冷却，即得钛酸锌多孔陶瓷。

上述技术方案中，步骤A(1)所述二氧化钛、氧化锌和助熔剂按重量配比称取：二氧化钛10-30份，氧化锌1-7份，助熔剂0.2-6份。

上述技术方案中，步骤A(1)所述混匀二氧化钛、氧化锌和助熔剂是采用湿法研磨混匀，干燥后再与煤粉、氯化铵和氯化钠混匀。其中，所述干燥优选采用恒温干燥。具体的，恒温干燥的条件：温度为80-130℃，干燥时间为30-100min。