一种二氧化钛陶瓷及其制备方法.pdf

本发明涉及一种二氧化钛陶瓷及其制备方法，属于陶瓷加工技术领域。该方法是利用现有的磁控溅射镀膜设备，通过将金属钛溅射到陶瓷表面，在其表面自然氧化生成TiO2的薄膜，然后在红外光下烘烤干燥，再放入炉子中进行热处理，冷却后即得二氧化钛陶瓷。该方法制得的陶瓷能分解空气中的有机物，催化空气中的氧气使之变为负氧离子，从而使空气变得清新，以达到净化空气的目的；同时能杀灭陶瓷表面的细菌和空气中的细菌，达到自清洁的效果。

1.  一种二氧化钛陶瓷制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）磁控溅射镀膜：利用现有的磁控溅射镀膜设备，通过将金属钛溅射到陶瓷表面，在其表面自然氧化生成TiO₂的薄膜；
（2）干燥煅烧：在红外光下烘烤干燥，再放入炉子中进行热处理，冷却后即得二氧化钛陶瓷。

2.  根据权利要求1所述的一种二氧化钛陶瓷制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的干燥时间为6~8个小时。

3.  根据权利要求1所述的一种二氧化钛陶瓷制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的热处理是在480~850℃的温度下煅烧1~2小时。

4.  根据权利要求1所述的一种二氧化钛陶瓷制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的冷却是将其冷却至常温。

5.  一种二氧化钛陶瓷，其特征在于：采用权利要求1~4任意一项方法制备的二氧化钛陶瓷。

一种二氧化钛陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷及其制备方法 ，具体涉及一种二氧化钛陶瓷及其制备方法，属于陶瓷加工技术领域。
背景技术
环保与能源是目前全世界都在关心的问题，随着对环境保护要求的提高，及对环境恶化给人类生活带来危害的认识加剧，人们对使用具有环保作用且利用自然条件达到自动清洁作用，又能美化环境的绿色建筑材料的要求越来越迫切，而自清洁陶瓷的出现，恰恰满足了人们这一美好愿望。
二氧化钛( Titamium Dioxide)，又名钛白粉，是一种质地柔软的无嗅无味的白色粉末，遮盖力和着色力强，溶点1560～1580℃。不溶于水、稀无机酸、有机溶剂、油；微溶于碱，溶于浓硫酸。目前，利用二氧化钛庞大的比表面积、表面多介孔结构和超强的吸附能力以及奇异的理化特性，开发出来的高效、持久、耐高温、广谱抗菌的抗菌粉，对革兰氏阳性代表菌种与革兰氏阴性代表菌种的抗菌能力非常明显；并能完全杀灭水中的大肠杆菌，而且能保持长达90天内不繁衍出新的菌丛。因其较好的耐气候性、耐水性、不易变黄；无毒性、无刺激性；并且具有高稳定性、高透明性、高活性和高分散性的特点；作为一种抗菌剂，广泛用于食品、洗涤剂、纺织品、搪瓷、陶瓷、电焊条、化纤及化妆品中，特别是在环境保护与治理方面的应用已经呈现欣欣向荣的景象。
因二氧化钛材料具有化学稳定性好、 烧结温度低、 耐腐蚀性强等特点，烧瓷后仍保持很强的抗菌性能，是其它抗菌材料望尘莫及的，这恰好能满足清洁陶瓷利用阳光、空气、雨水等自然条件，自动保持陶瓷表面清洁的要求；建筑物尤其是高层建筑物，采用自清洁陶瓷可以大大降低清洁费用，以及清洁剂对环境的污染；并且陶瓷表面所镀的TiO2膜还能在紫外光条件下分解出负氧离子，杀灭陶瓷表面的细菌和空气中的细菌，起到净化环境的作用，因而成为目前研究的热点。二氧化钛陶瓷有广泛的应用前景，主要在医院的手术室、病房，卫生陶瓷洁具，外墙釉面砖等方面。
中国发明“自清洁陶瓷”，申请号CN02113349.2其技术方案是用涂布法在陶瓷表面涂上TiO2和SnO2的复合溶胶膜，再进行烧制，所制备的复合溶胶膜工艺复杂，添加了有机溶剂则无法保证陶瓷的无毒性。中国发明“一种氧化钛陶瓷及其制备方法”，申请号CN201110367021.3是将各组分的材料按比例球磨、混合后进行烧制，得到一种提高导电率、 耐高温、 耐磨的氧化钛陶瓷的制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种二氧化钛陶瓷及其制备方法，该陶瓷能利用自然条件达到自动清洁作用,同时能杀灭陶瓷表面的细菌和空气中的细菌，起到净化环境的作用。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：
1.一种二氧化钛陶瓷及其制备方法，包括以下步骤：
（1）利用现有的磁控溅射镀膜设备，通过将金属钛溅射到陶瓷表面，在其表面自然氧化生成TiO₂的薄膜；
（2）在红外光下烘烤干燥，再放入炉子中进行热处理，冷却至室温后即得二氧化钛陶瓷。
上述步骤（2）中所述的干燥时间为6~8个小时。
上述步骤（2）中所述的热处理是在480~850℃的温度下煅烧1~2小时。
采用上述方法制备的二氧化钛陶瓷。
本发明的有益效果是：这种方法的优点是溅射速率高、工艺稳定，能制备出具有高性能的TiO₂薄膜；且薄膜的成分易于控制，特别适合工业化生产。
具体实施方式
下面通过实例对本发明做进一步详细说明，这些实例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围；
实施例1
利用现有的磁控溅射镀膜设备，通过将金属钛溅射到陶瓷表面，在其表面自然氧化生成TiO₂的薄膜，然后在红外光下烘烤干燥6个小时，再放入炉子中在480℃的温度下煅烧2小时，冷却至室温后即得二氧化钛陶瓷。
在实际应用中，为了获得比较厚的TiO₂，同时为提高薄膜的附着力，避免较厚的膜脱落和开裂等问题，可采取每镀膜一层煅烧一次的工艺，以增强其光致活性的稳定性和持久性。
实施例2
利用现有的磁控溅射镀膜设备，通过将金属钛溅射到陶瓷表面，在其表面自然氧化生成TiO₂的薄膜，然后在红外光下烘烤干燥8个小时，再放入炉子中在850℃的温度下煅烧1小时，冷却至室温后即得二氧化钛陶瓷。
在实际应用中，为了获得比较厚的TiO₂，同时为提高薄膜的附着力，避免较厚的膜脱落和开裂等问题，可采取每镀膜一层煅烧一次的工艺，以增强其光致活性的稳定性和持久性。
实施例3
利用现有的磁控溅射镀膜设备，通过将金属钛溅射到陶瓷表面，在其表面自然氧化生成TiO₂的薄膜，然后在红外光下烘烤干燥7个小时，再放入炉子中在720℃的温度下煅烧1小时，冷却至室温后即得二氧化钛陶瓷。
在实际应用中，为了获得比较厚的TiO₂，同时为提高薄膜的附着力，避免较厚的膜脱落和开裂等问题，可采取每镀膜一层煅烧一次的工艺，以增强其光致活性的稳定性和持久性。
实施例4
利用现有的磁控溅射镀膜设备，通过将金属钛溅射到陶瓷表面，在其表面自然氧化生成TiO₂的薄膜，然后在红外光下烘烤干燥6.5个小时，再放入炉子中在550℃的温度下煅烧2小时，冷却至室温后即得二氧化钛陶瓷。
在实际应用中，为了获得比较厚的TiO₂，同时为提高薄膜的附着力，避免较厚的膜脱落和开裂等问题，可采取每镀膜一层煅烧一次的工艺，以增强其光致活性的稳定性和持久性。
实施例5
利用现有的磁控溅射镀膜设备，通过将金属钛溅射到陶瓷表面，在其表面自然氧化生成TiO₂的薄膜，然后在红外光下烘烤干燥7.5个小时，再放入炉子中在780℃的温度下煅烧1小时，冷却至室温后即得二氧化钛陶瓷。
在实际应用中，为了获得比较厚的TiO₂，同时为提高薄膜的附着力，避免较厚的膜脱落和开裂等问题，可采取每镀膜一层煅烧一次的工艺，以增强其光致活性的稳定性和持久性。
测试实施例1-5获得的二氧化钛陶瓷抗菌效果，并记录如下表一。从表一的试验数据可以看出，用本发明制得的二氧化钛陶瓷相较与普通陶瓷而言，灭菌率有显著提高，其优异的分解有机污染物的性能是普通陶瓷无法比拟的。
表一  抗菌试验结果