导　　师： 彭诚

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 锐钛矿型二氧化钛是一种应用广泛的光催化材料。然而锐钛矿高温不稳定,制约了其在陶瓷上的应用。目前,光催化陶瓷一般是通过在陶瓷基体上涂覆一层锐钛矿TiO2薄膜,然后在较低温度下热处理的方法制备而成。涂覆方法制备的涂层耐磨性差,与陶瓷基体性质不适配,难以长久使用。本文采用在陶瓷釉中析晶的方法,通过“高温烧成后低温析晶”的一次烧成工艺,制备了含有纳米锐钛矿的结晶釉。SEM结果显示,釉层内部均匀分布着大量的锐钛矿晶体,平均晶粒尺寸为42.9±8.9 nm。通过TG-DSC、XRD、高温显微镜等研究了釉的析晶过程:熔块釉在升温阶段先析晶,高温阶段晶体熔化,冷却保温阶段再次析晶。结晶釉中析出的晶体种类和数量主要与釉的冷却保温制度有关。当保温温度高于740°C时,釉中会析出TiO2-B和锐钛矿两种晶体;保温温度在700720°C时,釉中析出了较多的锐钛矿和微量的金红石晶体;保温温度在610680°C时,釉中只析出了锐钛矿晶体。通过Kissinger和Ozawa方法计算出锐钛矿析晶活化能分别为131.8 kJ/mol和133.3kJ/mol;锐钛矿相变为金红石的析晶活化能分别为173.2 kJ/mol和176.6 kJ/mol。利用Augis-Bennett方程计算出锐钛矿金红石的阿弗拉米指数n平均值分别为1.74±0.30和1.09±0.27,说明锐钛矿晶体的长大是扩散控制的三维生长;锐钛矿相变为金红石的晶体长大是扩散控制的二维生长。两者的析晶机制都是体积析晶。用VFT方法得到的粘度结果显示,析晶温度下较高的液相粘度以及TiO2析出后较高的局部粘度是形成锐钛矿纳米晶并能够稳定存在的原因。论文研究了720°C保温30min的样品的光催化性能、显微硬度和易洁性。HF溶液腐蚀时间的不同会造成结晶釉暴露于表面的晶粒数目和表面积不同,光催化性能也不同。当用2 vol%的HF溶液腐蚀45s时,釉面在紫外光照条件下的光催化性能最好,光照35h后甲基橙溶液基本降解完全,其光催化反应速率常数为0.081h-1。釉面的易洁性优于市场上的地砖和内墙砖,与外墙砖相当。釉面的显微硬度为6.3±0.2 GPa,与传统日用瓷、建筑卫生瓷的釉面相当。HF腐蚀前后釉面易洁性和显微硬度基本不变。最后,论文还研究了釉组成中F、P2O5、TiO2和Al2O3对析晶的影响。结果表明TiO2可以提高釉中锐钛矿的析晶量。Al2O3对析晶的影响不大,但可以调节釉的成熟温度。通过改变Al2O3含量,釉的最高烧成温度可以在11801220°C范围调整,适应目前广东地区墙地砖和卫生瓷生产的烧成制度。更多还原

关 键 词： [1742935]锐钛矿 [4917295]结晶釉 [4038817]析晶机理 [6220999]光催化性能

分 类 号： [TQ174.614]

领　　域： []