專利名稱：一種多功能復(fù)合陶瓷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型多功能陶瓷，它具有層狀結(jié)構(gòu)，各層性能的有機結(jié)合可實現(xiàn)裝飾、發(fā)光及有光、無光條件下的光催化凈化水或空氣。
背景技術(shù)：
由于全球的環(huán)境污染已經(jīng)成為一個嚴(yán)重的社會問題，水及大氣的污染變得越來越嚴(yán)重，由此對于污水與大氣的治理已迫在眉捷。目前對于水處理有各種各樣的方法，如過濾、絮凝、殺菌或有機物的化學(xué)氧化及生物處理。不幸的是，并不是所有的有機污染物都是可以生物降解的，許多有機化合物對傳統(tǒng)的化學(xué)和生物處理具有抵抗作用，而利用人工和自然光源進行光催化產(chǎn)生氫氧自由基從而氧化有機污染物是一種較理想的方法。在現(xiàn)有的光催化產(chǎn)品中，大多是在載體上負(fù)載光催化劑，在紫外線的激發(fā)下實現(xiàn)光催化降解污染物的目的，而在無光照條件下的光催化降解則未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是將具有長余輝性能的發(fā)光層與光催化層結(jié)合，從而實現(xiàn)在無光照條件下的光催化降解污染物。同時采用具有自極化功能的載體材料，實現(xiàn)三者的有機結(jié)合。
本發(fā)明提出的多功能復(fù)合陶瓷的技術(shù)方案，包括以下步驟(1)將陶瓷載體的原料，使用玻璃粉作為粘接劑，進行研磨、造粒和過篩。另取具有余輝性能的發(fā)光粉為原料，使用同樣的玻璃粉作為粘接劑，經(jīng)造粒、過篩后備用。
(2)將一定量的電氣石料預(yù)壓，再加入發(fā)光粉料壓片，載體層與發(fā)光層的厚度可根據(jù)需要自行選擇，可薄至0.5mm。在600-900℃的溫度下進行熱處理制備成光催化劑載體。
(3)在載體表面涂覆一層溶膠薄膜，然后在200-600℃溫度下燒結(jié)20-120分鐘，得到具有光催化作用的納米涂層。該層可以一次涂覆，也可以反復(fù)多次。
利用本發(fā)明的方法制備的復(fù)合多功能陶瓷，最后的產(chǎn)品具有依次為陶瓷載體層(1)，發(fā)光層(2)最上面是光催化層(3)的三層層狀結(jié)構(gòu)，如說明書附圖1所示。
本發(fā)明中的陶瓷載體層可以是普通的陶瓷基體，也可采用電氣石、鈦酸鋇作為陶瓷基體的原料，從而生產(chǎn)中具有不同特性的陶瓷載體。
本發(fā)明中的發(fā)光材料可以是具有余輝特性的硫化物或氧化物的發(fā)光材料，這些發(fā)光材料可在太陽光或人工光源的激發(fā)下具有長余輝特性。說明書附圖2表示了氧化物長余輝發(fā)光材料Sr4Al14O25:Eu，Dy的激發(fā)發(fā)射光譜，圖中表明當(dāng)激發(fā)波長小于450nm時顯示出對可見光的光吸附，從而可用紫外和可見光源對發(fā)光材料進行光激發(fā)。當(dāng)發(fā)光材料被激發(fā)后，材料發(fā)射出峰值為490nm的可見光，而摻雜Cr的TiO2在該范圍有較強的光吸收，從而可以利用發(fā)光材料的余輝作為光催化劑的激發(fā)光源，實現(xiàn)在無光照條件下的光催化。
本發(fā)明中使用的溶膠包括鈦溶膠以及摻雜過渡金屬離子Fe、Cr及非金屬元素N的鈦溶膠，涂覆方法可以采用浸涂法，也可以用噴涂法、刷涂法以及提拉法等。
本發(fā)明制備的多功能復(fù)合陶瓷，由于采用不同的載體，因而光催化效果并不相同。當(dāng)光催化條件為采用甲基橙溶液作為目標(biāo)污染物，其濃度為20ppM，8W的黑光燈作為光源，降解效率為12小時，采用電氣石為載體復(fù)合發(fā)光層的樣品其光催化效率為51.7％，遠(yuǎn)高于采用鈦酸鋇為載體復(fù)合發(fā)光層樣品13.8％的光催化效率，這是由于電氣石載體的特性決定的。電氣石由于具有良好的吸附性能和自發(fā)電極的存在，可以提高污染物的吸附能力，同時由于自發(fā)電極的存在，能促進OH-產(chǎn)生，電氣石表面存在的電場有利于光生電子和空穴的分離，有利于提高光催化活性。
如說明書附圖3所示，當(dāng)復(fù)合發(fā)光層的電氣石載體涂覆摻Cr的TiO2溶膠時，在光源打開或關(guān)閉狀態(tài)，污染物的濃度降低，表明發(fā)光材料的的余輝可以提供光催化所需的光，使光催化劑在暗處仍有光催化作用。
本發(fā)明制備的多功能復(fù)合陶瓷，兼具有陶瓷的質(zhì)感和發(fā)光特性，又具有美觀，不易沾附污垢的特點，同時可以在有光照或無光照的條件下具有分解有機物及凈化空氣的作用，具有很好的應(yīng)用前景。


圖1多功能復(fù)合陶瓷的結(jié)構(gòu)圖2多功能陶瓷的激發(fā)發(fā)射光譜a.激發(fā)光譜；b.發(fā)射光譜圖3多功能陶瓷復(fù)合摻Cr的光催化薄膜樣品在有光照與無光照條件下光催化降解圖
具體實施例方式將球磨與過200目篩后的電氣石粉末與玻璃粘接劑混合，其中電氣石的含量為70％，將其研磨、造粒并過篩后備用。將長余輝發(fā)光粉Sr4Al14O25:Eu，Dy與30％的玻璃粘接劑混合，同樣經(jīng)研磨、造粒并過篩后備用。先將電氣石層采用模具輕壓，然后將模具清理干凈，以防影響發(fā)光層的美觀。然后加入發(fā)光粉，在100Mpa的壓力下壓片。將陶瓷片在800℃下進行熱處理，得到復(fù)合發(fā)光層的電氣石陶瓷片載體。將載體浸入摻雜Cr的鈦溶膠中，采用提拉法涂覆光催化劑，涂覆4次，然后在500℃熱處理1小時，得到最后的產(chǎn)品具有依次為陶瓷載體層(1)，發(fā)光層(2)及光催化層(3)的層狀結(jié)構(gòu)的多功能復(fù)合陶瓷。該產(chǎn)品可在有光照與無光照條件下對污染物進行降解，其降解效率如圖3所示。
權(quán)利要求
1.一種多功能復(fù)合陶瓷，為層狀結(jié)構(gòu)，其特征是它由三層構(gòu)成，最下面一層是陶瓷載體層(1)，該載體層由具有自極化作用的電氣石或其它陶瓷材料制成；第二層是發(fā)光層(2)，由具有裝飾作用又具有長余輝效果的發(fā)光材料所制成；最上面一層是光催化層(3)，在該催化層(3)涂覆TiO2及其摻雜Cr、Fe的TiO2，薄膜層。
全文摘要
一種新型的多功能復(fù)合陶瓷，其特征在于產(chǎn)品具有依次為陶瓷載體層，發(fā)光層及光催化層的三層層狀結(jié)構(gòu)，利用發(fā)光材料的長余輝特性作為光催化劑的激發(fā)光源，可實現(xiàn)在光照及無光照條件下光催化降解污染物的特性，從而改變了光催化劑只能在太陽光或光源激發(fā)下才具有光催化作用的特性，同時采用功能性的陶瓷載體，利用電氣石載體的自極化性能，提高了產(chǎn)品的光催化性能，從而具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號C02F1/30GK1951556SQ200610152188
公開日2007年4月25日 申請日期2006年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月7日
發(fā)明者閆俊萍 申請人:閆俊萍