在陶瓷表面覆盖二氧化钛膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米材料技术领域，具体是指在陶瓷表面覆盖二氧化钛膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的飞速发展，对材料综合性能的要求越来越高，单一性能优越的材料已无法满足实际应用的需求。因此，具有优良综合性能的结构材料、功能材料或结构功能一体化的复合材料越来越受到重视。
[0003]二氧化钛做为一种无机类材料，具有化学稳定性好、抗磨损性强、成本低、催化活性高、氧化能力强、稳定性好等优点，其特性已在太阳能电池、光催化以及敏感器件等各种领域被广泛的应用。在陶瓷表面覆盖二氧化钛膜可以改善陶瓷表面性能，利用二氧化钛较高光催化活性和亲水性，一方面可以赋予其自洁净与杀菌防霉的特殊功能，另一方面可以使薄膜表面维持高度透明性而具有很好的防雾效果。
[0004]目前，在陶瓷上进行二氧化钛薄膜涂覆较为常用的方法有离子注入、等离子喷涂、真空离子蒸镀、化学镀等方法。前三种方法通常需要昂贵的设备，工艺复杂、成本高，因而难以大规模生产；化学镀需要对陶瓷表面进行一系列的敏化活化过程，溶液稳定性差，维护比较麻烦，产品质量不稳定。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供在陶瓷表面覆盖二氧化钛膜的制备方法，简化工艺流程，降低生产成本，保证产品质量以适应大规模生产。
[0006]在陶瓷表面覆盖二氧化钛膜的制备方法，包括以下步骤:
步骤SlOO:陶瓷基底进行预处理后，置于洁净的干燥箱中待用；
步骤S200:采用溶胶-凝胶法，以钛酸四丁酯为前驱体、无水乙醇为溶剂、冰醋酸或乙酰丙酮为螯合剂、盐酸为PH值调节剂，制备二氧化钛溶胶；
步骤S300:将二氧化钛溶胶用旋涂仪涂覆在陶瓷基底表面；
步骤S400:将涂覆二氧化钛溶胶的陶瓷基底置于干燥箱中进行低温干燥，得到半成品;
步骤S500:半成品从干燥箱中取出后放入退火炉，在480-550°C条件下退火2_3h ； 步骤S600:退火完成后，自然冷却至室温，完成在陶瓷表面覆盖二氧化钛膜的制备。
[0007]进一步地，所述步骤SlOO具体是指以下步骤:
步骤SllO:用600-800目砂纸将待覆盖二氧化钛膜的陶瓷表面进行反复打磨至表面细腻且粗糙度均匀；
步骤S120:用去离子水反复冲洗陶瓷表面；
步骤S130:在乙醇溶液中进行超声波清洗10-15min，陶瓷表面处理完成，待用。
[0008]进一步地，所述步骤S200具体是指以下步骤: 步骤S210:室温下，将钛酸四丁酯与无水乙醇以体积比1:3-1:4进行混合，强力搅拌均匀，获得黄色澄清的溶液A ;
步骤S220:将40%的冰醋酸水溶液与无水乙醇以体积比1:2-1:3进行混合，强力搅拌均匀，获得溶液B ;
步骤S230:向溶液B中滴入盐酸，调节其PH值使PH彡3。
[0009]步骤S240:室温水浴中，将溶液A缓慢加入溶液B中，不断搅拌得到黄色的溶液C ； 步骤S250:将溶液C置于35-45°C水浴中加热，不断搅拌2_5h至溶液C完全变为白色凝胶，获得二氧化钛凝胶。
[0010]进一步地，所述步骤S210中，钛酸四丁酯与无水乙醇按体积比1:3.5进行混合，并强力搅拌20-30min。
[0011 ] 进一步地，所述步骤S220中，冰醋酸水溶液与无水乙醇按体积比1:2.5进行混合，并强力搅拌20-30min。
[0012]进一步地，所述步骤S250中，将溶液C置于40°C的水浴中进行加热，并不断搅拌3h。
[0013]进一步地，所述步骤S300具体是指旋涂仪以3900-4200rmp的旋涂速率进行二氧化钛膜的旋涂。
[0014]进一步地，所述步骤S400具体是指将涂覆二氧化钛溶胶的陶瓷基底置于干燥箱中，在90_110°C的环境下干燥30_40min后得到半成品。
[0015]进一步地，所述步骤S500具体是指半成品从干燥箱中取出后放入退火炉，以3-50C /min的升温速率升温至480-550°C，并在480-550°C条件下进行2_3h的退火处理。
[0016]本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
(I)本发明涉及的制备方法易于操作、成品率高，涂覆的二氧化钛膜纯度高、与陶瓷基体的结合力强。
[0017](2)本发明涉及的制备方法工艺流程较为简单、产品质量稳定，利于规模化生产。
[0018](3)本发明采用的原料都可以充分使用，不仅降低生产成本，还可以做到零排放，节能环保。
【附图说明】
[0019]图1为在陶瓷表面覆盖二氧化钛膜的制备方法的加工流程示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0021]实施例1:
在陶瓷表面覆盖二氧化钛膜的制备方法，如图1所示，包括以下步骤:
步骤SlOO:陶瓷基底进行预处理后，置于洁净的干燥箱中待用；
步骤S200:采用溶胶-凝胶法，以钛酸四丁酯为前驱体、无水乙醇为溶剂、冰醋酸或乙酰丙酮为螯合剂、盐酸为PH值调节剂，制备二氧化钛溶胶；
步骤S300:将二氧化钛溶胶用旋涂仪涂覆在陶瓷基底表面；
步骤S400:将涂覆二氧化钛溶胶的陶瓷基底置于干燥箱中进行低温干燥，得到半成品;
步骤S500:半成品从干燥箱中取出后放入退火炉，在480-550°C条件下退火2_3h ； 步骤S600:退火完成后，自然冷却至室温，完成在陶瓷表面覆盖二氧化钛膜的制备。
[0022]实施例2:
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，进一步地，所述步骤S10具体是指以下步骤:
步骤SllO:用600-800目砂纸将待覆盖二氧化钛膜的陶瓷表面进行反复打磨至表面细腻且粗糙度均匀；
步骤S120:用去离子水反复冲洗陶瓷表面；
步骤S130:在乙醇溶液中进行超声波清洗10-15min，陶瓷表面处理完成，待用。
[0023]本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
[0024]实施例3:
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，进一步地，所述步骤S200具体是指以下步骤:
步骤S210:室温下，将钛酸四丁酯与无水乙醇以体积比1:3-1:4进行混合，强力搅拌均匀，获得黄色澄清的溶液A ;
步骤S220:将40%的冰醋酸水溶液与无水乙醇以体积比1:2-1:3进行混合，强力搅拌均匀，获得溶液B ;
步骤S230:向溶液B中滴入盐酸，调节其PH值使PH彡3。
[0025]步骤S240:室温水浴中，将溶液A缓慢加入溶液B中，不断搅拌得到黄色的溶液C ； 步骤S250:将溶液C置于35-45°C水浴中加热，不断搅拌2_5h至溶液C完全变为白色凝胶，获得二氧化钛凝胶。
[0026]本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
[0027]实施例4:
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，进一步地，所述步骤S200具体是指以下步骤:
步骤S210:室温下，将钛酸四丁酯与无水乙醇以体积比1:3.5进行混合，强力搅拌20-30min，获得黄色澄清的溶液A ;
步骤S220:将40%的冰醋酸水溶液与无水乙醇以体积比1:2.5进行混合，强力搅拌20-30min，获得溶液B ;
步骤S230:向溶液B中滴入盐酸，调节其PH值使PH彡3。
[0028]步骤S240:室温水浴中，将溶液A缓慢加入溶液B中，不断搅拌得到黄色的溶液C ； 步骤S250:将溶液C置于40°C水浴中加热，不断搅拌3h至溶液C完全变为白色凝胶，
获得二氧化钛凝胶。
[0029]本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
[0030]实施例