光催化泡沫陶瓷的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于结构催化剂领域，具体涉及一种光催化泡沫陶瓷的制备方法。
【背景技术】
[0002]当今社会面临着全球性的环境污染与破坏，严重制约了人类社会可持续发展的步伐，开发环境影响小，可再生循环利用或具有净化环境的新型材料是解决人类生存危机的重要途径。半导体光催化技术是利用廉价、洁净的太阳光来催化降解有毒有机污染物，具有高效、二次污染少、环境友好、能源成本低等优点。大量的研究表明，光催化在室温下具有深度的反应能力，能够将含有燃料、农药齒代有机化合物、表面活性剂、油污、无机污染物的废水处理为无害水而排放。
[0003]目前，光催化剂大多在粉料状态下应用，大量的粉料堆积在一起，不仅使孔隙率降低，还会影响其使用性能。
[0004]公开号CN103934013A专利中，其处理光催化剂的方法是:“g_C3N4和Ag 2C03为原料，将g_C3N4置于去离子水中超声分散，然后加入硝酸银并超声分散，加入氨水，再加入钛酸氢钠，调节PH，搅拌，经离心分离、洗涤、干燥得到复合g_C3N4/Ag2C03*催化剂。”该发明中通过制备复合材料的方法扩宽可见光效应范围，提高光催化范围，工艺复杂，且得到的复合催化剂依旧处于晶须状态，使用过程中易堆积，难以反复使用。
[0005]公开号CN102744049A专利中，其处理光催化剂的方法是:“以Al2O3泡沫陶瓷作为光催化剂的载体材料，利用溶胶凝胶法将打02光催化剂涂覆于陶瓷的表面和内部孔壁上，经干燥、烧结固定于泡沫陶瓷基体上。”该发明中先利用聚氨酯泡沫，采用浸渍法，经烧结制备Al2O3泡沫陶瓷，再以泡沫陶瓷为基体负载光催化剂。需要二次烧结，能耗大，且泡沫陶瓷的负载量有限，光催化效率并不能得到很大的提高。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种光催化泡沫陶瓷的制备方法，所得泡沫陶瓷既有一定的强度，同时具有光催化性能；实现了光催化剂的固定化，能够反复使用，实现了资源化。
[0007]本发明解决其技术问题采用以下的技术方案:光催化泡沫陶瓷的制备方法，包括有以下步骤:
[0008](I)四钛酸钾原粉的处理:按照球料质量比2:1将磨球与四钛酸钾原粉置于球磨罐中，于球磨机上球磨，得到的细粉用去离子水反复洗涤，干燥；
[0009](2)硬脂酸改性:取水洗干燥后的四钛酸钾晶须100g，加去离子水分散开，往悬浮液中加入硬脂酸，置于集热式恒温加热搅拌器中搅拌，抽滤，干燥，得改性过的四钛酸钾晶须；
[0010](3)聚氨酯泡沫的预处理:将聚氨酯泡沫置于10?20wt%Na0H溶液中，于60°C下处理2?4h，反复揉搓清洗，再将泡沫置于改性剂中浸泡24h，干燥备用，其中改性剂为CMC或者PVA ;
[0011](4) 一次浆料的制备:称取部分经步骤2)所得的四钛酸钾晶须，置于去离子水中，调节pH为8?11，加入适量粘结剂、坯体增强剂，再加入分散剂，搅拌均匀，得陶瓷浆料；
[0012](5) 一次挂浆:将步骤(3)所得的聚氨酯泡沫完全浸渍于步骤(4)制备的陶瓷浆料中，挤浆，干燥，得到坯体；
[0013](6) 二次浆料的制备:称取剩余经步骤2)所得的四钛酸钾晶须，置于去离子水中，调节pH为8?11，加入适量粘结剂，再加入几滴分散剂，搅拌均匀，得陶瓷浆料；
[0014](7) 二次挂浆:将步骤(5)所得的坯体完全浸渍于步骤(6)制备的陶瓷浆料中，挤楽.，干燥，得还体；
[0015](8)烧结:将步骤(7)所得的坯体放入烧结炉中，然后从室温以2?10°C /min升温到600°C?900°C，保温10?60min，冷却后得到光催化泡沫陶瓷。
[0016]按上述方案，一次浆料的质量百分比组成为:50?75%的四钛酸钾粉料、0.1%?I %坯体增强剂、0.1?3%的分散剂、5?20%的粘结剂、水余量；二次浆料的质量百分比组成为:30?60%的四钛酸钾粉料、0.1?3%的分散剂、5?20%的粘结剂、水余量。
[0017]按上述方案，所述的分散剂为四甲基氢氧化铵(TMAH)、聚乙二醇、聚丙烯酸铵、聚乙烯醇的一种或者两者以上；所述的粘结剂分为低温粘结剂或高温粘结剂。
[0018]按上述方案，所述的低温粘结剂为CMC或PVA，所述的高温粘结剂为含铅低温玻璃粉或不含铅低温玻璃粉。
[0019]按上述方案，步骤⑴中四钛酸钾原粉的球磨时间为5?10h。
[0020]按上述方案，步骤(2)中硬脂酸的用量为四钛酸钾晶须质量的I?10%。
[0021]按上述方案，步骤(2)中硬脂酸的改性温度为80?100°C。
[0022]按上述方案，步骤⑵中硬脂酸的改性时间为5?20min。
[0023]按上述方案，步骤(4)中陶瓷浆料的固含量为50?75%。
[0024]按上述方案，步骤(5)中一次挂浆的浸浆时间为5?lOmin。
[0025]按上述方案，步骤(5)中的干燥温度为100 °C，干燥时间为30?60min。
[0026]按上述方案，步骤(6)中陶瓷浆料的固含量为30%?60%。
[0027]按上述方案，步骤(7)中二次挂浆的浸浆时间为I?5min。
[0028]本发明的原理:在制备四钛酸钾陶瓷浆料的过程中，通过水洗除去多余的离子，降低离子效应，通过硬脂酸改性降低浆料粘度，再通过调节pH、加入分散剂获得高固低粘的陶瓷浆料；利用聚氨酯泡沫的三维网状结构，将具有一定孔径和孔隙率的聚氨酯泡沫浸渍在上述陶瓷浆料中，使陶瓷浆料均匀黏附在聚氨酯泡沫的孔径上，形成具有三维网状结构的陶瓷坯体，高温烧结获得具有光催化活性的四钛酸钾泡沫陶瓷；低温玻璃能够降低烧结温度，防止四钛酸钾在烧结过程中发生相变。
[0029]本发明与现有技术相比具有的优点主要是:通过球磨、水洗、硬脂酸改性、加入分散剂，四钛酸钾浆料的固含可达75% ;直接在聚氨酯泡沫上挂浆制备的泡沫陶瓷实现了光催化剂的固定化，其三维网状结构增大了颗粒与有机物的接触面积，提高了光催化性能；且直接在泡沫陶瓷上挂浆，制备方法简单，无需二次烧结，周期短，成本低；同时以低温玻璃为粘结剂，解决了四钛酸钾在高温下发生相变，转化成六钛酸钾的问题。
【附图说明】
[0030]图1是实施例8的烧结的样品XRD图；
[0031 ] 图2是实施例8的四钛酸钾泡沫陶瓷样品图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合实施例对本发明做进一步详细的说明。
[0033]实施例1:
[0034]将聚氨酯泡沫置于1wt % NaOH溶液中，于60°C下处理4h，反复揉搓清洗，再将泡沫置于一定浓度的CMC中浸泡24h，干燥备用；取150g四钛酸钾原粉置于2L球磨罐中，按照球料质量比为2:1，将磨球与四钛酸钾原粉置于球磨罐球磨10h，取出球磨后的四钛酸钾粉料用去离子水反复洗涤，真空抽滤，干燥；取水洗干燥后的四钛酸钾晶须100g，加去离子水分散开，往悬浮液中加入相对于四钛酸钾晶须质量I %的硬脂酸，置于集热式恒温加热搅拌器中80°C下搅拌20min，抽滤，干燥；取得到的改性四钛酸钾晶须30g、含铅低温玻璃粉7.5g、坯体增强剂0.05g、l%的CMC lmL、加入去离子水配置成固含为75%的浆料，调节pH约为8，加入0.5%的四甲基氢氧化铵，搅拌5min，得到一次浆料；将预处理的聚氨酯泡沫完全浸渍于上述陶瓷浆料中，浸渍5min，挤浆，100C下干燥30min得到坯体备用；取改性四钛酸钾晶须24g、含铅低温玻璃粉6g、l%的CMC 2mL、加入去离子水配置成固含为30%的浆料，调节pH约为8，加入0.5%的四甲基氢氧化铵，搅拌5min，得到二次浆料，将干燥后的坯体浸渍于二次浆料中，浸浆5min，挤浆，100C下干燥30min得到陶瓷坯体；将陶瓷坯体放入烧结炉中，然后从室