一种具有表面修饰的功能陶瓷载体材料及其制备工艺

1.本发明属于光催化技术领域，且公开了一种用于表面修饰光催化材料的功能陶瓷载体材料及其制备工艺。


背景技术：

2.太阳能作为一种可持续的清洁能源，在解决能源危机和环境问题等方面有着广阔的前景。其中，利用太阳光将光能直接转化成化学能的光催化技术，在环境治理方面存在着巨大的潜在应用价值。目前，在已研究的新型光催化材料中存在着一些有待解决的问题。虽然为解决这些问题许多新型光催化材料已经被研发，但是以功能陶瓷材料为载体的光催化材料并不常见。
3.近年来，随着人们环保意识的增强，对陶瓷材料的功能有了更多和更高的要求，尤其在光催化领域的应用引起了许多研究者的目光。功能陶瓷载体具有良好的回收利用性能和实用性能使得陶瓷有了作为光催化剂载体的功能：陶瓷材料具有丰富的孔道以及较大的比表面积，为充当光催化材料的载体提供了有利条件；将光催化材料与多孔功能陶瓷材料复合可有效解决纳米颗粒光催化剂难以回收的问题，大大降低了运行成本；同时陶瓷材料可以制有丰富的微孔和中孔结构在光催化处理污水时有利于污水溶液自由进出，可大大增加吸附和反应位点，进而增加材料的光催化性能。
4.韩亚苓等人以氧化铝为基体粉料，采用有机泡沫浸渍法制备多孔陶瓷的工艺，讨论了泡沫的选取及预处理对样品挂浆效果的影响以及烧结温度对样品性能的影响确定了最佳工艺参数。酸碱溶液的浓度在10％～20％之间，浸泡时间在6～10h之间预处理效果最好，此时挂浆比达到31％～45％之间.有机泡沫的氧化分解放热主要发生在200℃～700℃之间，如果在此温度范围升温速度过快则有机泡沫在氧化分解过程中会产生大量气体，气体逸出过快会对坯体产生破坏乃至坯体崩塌。因此在200℃～700℃之间，实验设定升温速度0.8℃/min，以保证有机泡沫在分解过程中不破坏陶瓷坯体。
5.本发明通过用海绵做载体制备功能陶瓷载体材料操作简单、制备时间较短，具有重要的研究意义，最重要的是用海绵做载体制备功能陶瓷材料目前尚未报道。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对以上问题，本发明的目的是提供一种具有表面修饰的功能陶瓷材料。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有表面修饰的功能陶瓷材料及其制备工艺，包括以下成分：氧化铝：61.95％-64.75％，硅灰石：13.27％-13.88％，沸石粉：13.27％-13.88％，pvb(聚乙烯醇缩丁醛酯)：2.65％-4.62％，助烧剂：2.86％-9.26％。
8.具有表面修饰的功能陶瓷材料制备方法，包括以下步骤：
9.a.以氧化铝、硅灰石、沸石粉为原料，通过优化pvb、助烧剂等配比制备陶瓷浆料，将浆料放到磁力搅拌器上搅拌4h；
10.b.用海绵为载体，并配置酸碱溶液进行预处理，之后将预处理的海绵裁剪成型后进行浸渍操作。
11.c.将浸渍好的多孔介质放入烘箱进行烘干处理100℃，3h，将烘干的坯体放入高温管式炉中，在1200～1500℃之间进行烧结，0～700℃升温0.8℃/min，保温10min；700～(1200-1500)℃升温5℃/min，保温50min；之后梯度降温，即得。
12.优选的，所述多孔介质采用具有较好的多孔性和粘附性的海绵。
13.优选的，所述助烧剂为氧化钇和二氧化硅。
14.本发明的有益效果为：本发明采用海绵等多孔材料作为载体，制备高硬度、高气孔率的功能陶瓷，替代目前弹性和粘附性较差的聚氨酯泡沫。此功能陶瓷制备方法操作简单，原材料易得，制备周期短，制备的功能陶瓷硬度高、气孔率高，具有广阔的应用前景。
附图说明
15.图1和图2均为本发明功能陶瓷材料的sem图。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.实施例：
18.(1)称取氧化铝粉末7g、硅灰石1.5g、沸石粉1.5g为原料，通过pvb0.3g、助烧剂0.9g配比制备陶瓷浆料，将浆料放到磁力搅拌器上搅拌4h。采用海绵为载体，并配置酸碱溶液，将海绵依次用自来水、1mol/l硫酸溶液、1mol/l氢氧化钠溶液、蒸馏水放入超声波振荡器中洗涤，之后将预处理的海绵裁剪成型后进行浸渍操作。
19.(2)将浸渍好的海绵放入烘箱进行烘干处理100℃，3h。将烘干的坯体放入高温管式炉中，在1200～1500℃之间进行烧结。0～700℃升温0.8℃/min，保温10min；700～(1200-1500)℃升温5℃/min，保温50min；(1200-1500)～700℃降温5℃/min，保温10min；700～0℃降温0.8℃/min；拿出高温管式炉后得到功能陶瓷材料。
20.本发明提供了一种具有表面修饰的功能陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：包括以下步骤：浆料的配置、搅拌浆料、海绵预处理、浸渍操作、烘干坯体、烧结。本发明操作简单，原材料易得，制备周期短，制备的功能陶瓷硬度高、气孔率高。
21.需要说明的是，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种具有表面修饰的功能陶瓷载体材料及其制备工艺，其特征在于，包括以下成分：氧化铝：61.95％-64.75％，硅灰石：13.27％-13.88％，沸石粉：13.27％-13.88％，聚乙烯醇缩丁醛酯：2.65％-4.62％，助烧剂：2.86％-9.26％；包括以下制备步骤：a.以氧化铝粉末、硅灰石、沸石粉为原料，加入聚乙烯醇缩丁醛酯、助烧剂制备陶瓷浆料，将浆料放到磁力搅拌器上搅拌4h；b.用多孔介质为载体，并配置酸碱溶液进行预处理，之后将预处理的多孔介质裁剪成型后进行浸渍操作；c.将浸渍好的多孔介质放入烘箱进行烘干处理100℃，3h，将烘干的坯体放入高温管式炉中，在1200～1500℃之间进行烧结，0～700℃升温0.8℃/min，保温10min；700～(1200-1500)℃升温5℃/min，保温50min；之后梯度降温，拿出高温管式炉后得到功能陶瓷材料。2.根据权利要求1所述的一种具有表面修饰的功能陶瓷载体材料，其特征在于，所述多孔介质采用具有较好的多孔性和粘附性的海绵。3.根据权利要求1所述的一种具有表面修饰的功能陶瓷载体材料，其特征在于，所述助烧剂为氧化钇和二氧化硅。

技术总结
本发明属于光催化技术领域，且公开了一种具有表面修饰的功能陶瓷载体材料及其制备工艺，包括以下成分：氧化铝：61.95％-64.75％，硅灰石：13.27％-13.88％，沸石粉：13.27％-13.88％，PVB(聚乙烯醇缩丁醛酯)：2.65％-4.62％，助烧剂：2.86％-9.26％。本发明可以用于净化污水，即将光催化材料负载到功能陶瓷载体上，在光照条件下陶瓷载体可以吸附污水中的有机物及有色染料，进而利用光催化材料进行降解。解。解。


技术研发人员：林双龙 周娟 齐跃红
受保护的技术使用者：石家庄学院
技术研发日：2022.07.29
技术公布日：2022/11/25