锐钛矿型TiO2具有较强的光催化能力,目前已在污水处理、废气净化、自洁抗菌玻璃、抗菌陶瓷和抗菌纺织材料等方面得到广泛的应用。由于在高温下锐钛矿相TiO2会转变为金红石相并伴随着晶粒的长大,使TiO2的光催化活性急剧下降,因此在用TiO2制备光催化型陶瓷时,一般采用覆膜工艺将TiO2涂覆在陶瓷釉面上。本研究将制备出能满足1323K陶瓷釉烧要求的陶瓷釉用高温稳定锐钛矿型TiO2粉体,并将其添加到陶瓷釉料中制备出TiO2光催化型陶瓷。 本研究以钛酸丁酯为原料,用醇盐水解-沉淀法制备出TiO2沉淀,用普通干燥、红外干燥、真空干燥和超临界干燥等干燥方法对TiO2进行干燥,借助TEM、XRD等分析测试手段,对经干燥和不同温度煅烧后TiO2的相组成、晶粒大小及光催化活性进行了研究。 用正硅酸乙酯引入的SiO2作为改性剂,按正硅酸乙酯和钛酸丁酯加入到水中进行水解的先后顺序,探讨了正硅酸乙酯先加、同时加和后加三种改性工艺对TiO2进行改性的效果,对经不同温度煅烧改性TiO2的晶相组成、晶粒大小及光催化活性进行了研究。同时通过正交实验,研究SiO2的加入量、干燥方法和煅烧温度对改性TiO2粉体光催化活性的影响。在确保改性TiO2粉体光催化活性的前提下,优化出了经1323K煅烧后TiO2仍为锐钛矿相的制备工艺及SiO2的加入量;按8.5％SiO2计的正硅酸乙酯以后加的方式来对TiO2实施改性,可制得高温稳定锐钛矿型TiO2;该改性TiO2粉体经1323K煅烧后,对甲基橙的降解率可达42.8％,呈现出较好的光催化活性。 在用SiO2对TiO2进行包覆改性的基础上,用Zr(NO3)4引入Zr4+、H3PO4引入PO43-,分别用SiO2和Zr4+以及PO43-实施复合改性,以制备出在1323K下能抵御陶瓷釉料熔体中碱金属、碱土金属等金属离子侵蚀的高温稳定锐钛矿型TiO2。在本实验条件下,根据改性TiO2粉体的光催化活性,分别优化出了SiO2和Zr4+及Zr4+、PO43-和SiO2复合改性粉体中各种添加物的适宜加入量。借助XRD、DTA等分析测试手段,分别就添加Zr4+和SiO2改性的TiO2粉体及添加Zr4+、PO43-和SiO2共同改性的TiO2改性机理、粉体孔形状与孔分布、在高温下的相变及高温煅烧后的光催化活性进行研究。同时就添加改性TiO2粉体后陶瓷釉料的烧成情况、改性TiO2粉体在与釉料之间的相互作用机理进行了研究,最终制备出了高温稳定的陶瓷釉用锐钛矿型TiO2光催化剂。将制备出的陶瓷釉用锐钛矿型TiO2光催化剂添加到陶瓷釉料中,经1323K烧成后制备出了TiO2光催化型陶瓷,借助XRD、SEM等分析测试手段和陶瓷对甲基橙溶液的降解率,对陶瓷釉面的光催化机理进行了研究。根据陶瓷光催化釉的特点,制定了TiO2光催化型陶瓷抗菌性能的测试方法。制备的TiO2光催化型陶瓷经波长为365nm,光强度为1000μW·cm-2的紫外线照射15min后,陶瓷试样对大肠杆菌的抗菌率达98±1％,且经20次光催化抗菌实验后,其对大肠杆菌的抗菌率仍维持在98±1％。此外通过在Zr4+、PO43-和SiO2对TiO2的改性工艺中添加Ag+,制备出了含Ag的改性TiO2粉体,将该粉体添加到釉料中制备出了TiO2/Ag光催化型陶瓷,该陶瓷试样在无紫外光照射的情况下,12h对大肠杆菌的抗菌率为80±2％；经紫外线照射15min后,陶瓷试样对大肠杆菌的抗菌率达98±1％。