CN101024170A

CN101024170A - 光催化制品及其制备方法

Info

Publication number: CN101024170A
Application number: CN 200710087545
Authority: CN
Inventors: 黄悦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: CN100589877C

Abstract

本发明公开了一种光催化制品及其制备方法。其中，该光催化制品包括陶瓷基体及位于陶瓷基体表面的光催化膜，所述光催化膜含有酸根以及作为主要成分的氧化钛。本发明提供的制备上述光催化制品的方法至少包括下述步骤：1)将陶瓷基体浸泡在含有酸根的氧化钛溶液中；2)利用低于600摄氏度的温度对负载有所述酸根和氧化钛的陶瓷基体进行加热烧结，从而得到光催化制品。本发明提供的光催化制品具有较高的光催化性能，并且其光催化膜与基体结合牢固而不易脱落。本发明提供的光催化制品的方法具有不提高烧结温度就可以制备出具有上述特性的光催化制品的优点。

Description

光催化制品及其制备方法

技术领域

本发明涉及光催化技术，具体而言，涉及一种含有氧化钛光催化剂的光催化制品以及该光催化制品的制备方法。

背景技术

众所周知，纳米氧化钛光催化剂具有不发生光腐蚀、化学性质稳定、对生物无毒性、来源丰富、氧化性和还原性强等特点。近年来，以氧化钛等半导体作为催化剂的光催化技术已经成为环境研究的热点之一。许多研究业已表明，氧化钛光催化剂可以较好地降解水和空气中的很多污染物，因而其具有广阔的应用前景。在传统的应用中，氧化钛光催化剂多以粉末状形式出现。然而，粉末状氧化钛光催化剂存在着二次分离和回收等问题，因而，人们现在又把目光投向氧化钛薄膜催化剂上。于是，这样一个问题便摆在了人们面前，即，如何将氧化钛光催化剂牢固地固定在基体上，并制备出具有较好的光催化性能的薄膜型光催化制品。

采用现有技术制备薄膜型光催化制品时，为在基体上固定氧化钛光催化膜，一般先将该基体浸泡在氧化钛纳米晶粒和无机粘合剂颗粒(氧化铝，氧化硅等)的混合溶液中，然后对负载了氧化钛纳米晶粒和无机粘合剂颗粒的基体进行烧结。这样，无机粘合剂颗粒等非氧化钛的无机成分就会覆盖在氧化钛的表面，于是在光催化膜的表面上氧化钛露出的面积相应地减少，从而使得这样制备的光催化制品的光催化活性不够高。如若不使用无机粘合剂，则需要提高烧结温度以促使氧化钛纳米晶粒与基体烧结，从而保证氧化钛纳米晶粒能够牢固地固定在该基体表面上。然而，由于氧化钛纳米晶粒受热后易在氧化钛晶粒之间产生烧结现象，因此，提高烧结温度势必会降低光催化制品的比表面积，从而降低其光催化活性。因而，这就迫切需要寻求一种具有较高光催化性能的光催化制品，以及一种能够不提高烧结温度就可以制备出上述具有较高光催化性能的光催化制品的方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种光催化制品，其具有较高的光催化性能，并且其光催化膜与基体结合牢固而不易脱落。同时，本发明还提供一种光催化制品的制备方法，其能够不提高烧结温度就可以制备出具有上述特性的光催化制品。

为此，本发明的技术方案为：提供一种光催化制品，其包括陶瓷基体及位于陶瓷基体表面的光催化膜，所述光催化膜含有酸根以及作为主要成分的氧化钛。

其中，所述氧化钛的晶型包括锐钛矿型。优选地，所述氧化钛中锐钛矿型氧化钛所占比率在80％以上。

其中，所述酸根至少包括硝酸根、盐酸根、磷酸根、硫酸根中的一种。

优选地，所述光催化膜的厚度不超过100微米。

优选地，所述光催化膜含有微米级裂缝，所述裂缝的深度为所述光催化膜的厚度，所述裂缝的宽度在20微米以下，所述裂缝的单体长度在150微米以下。

其中，所述陶瓷基体为多孔泡沫陶瓷，其常温弯曲强度大于等于0.5MPa，其气孔率介于70％和90％之间。优选地，所述多孔泡沫陶瓷的孔数介于5ppi和50ppi之间。更为优选地，所述多孔泡沫陶瓷的骨格中含有孔。

优选地，所述的光催化制品的比表面积大于6m²/g。

优选地，光催化制品在含有紫外线的光的照射下，具有分解醛类有害物质和/或含氮类有害物质和/或含硫类有害物质和/或有机溶剂类有害物质和/或脂肪酸类有害物质的光催化活性。

优选地，所述陶瓷基体由氧化铝、氧化硅、碳化硅、磷酸铝、磷酸钙、氧化镁、氧化锆中的至少一种作为主要成分。

优选地，所述光催化制品在受热条件下不燃烧，所述光催化制品的光催化活性通过水洗和/或在阳光下晾晒的方式得到恢复。

此外，本发明还提供一种制备上述光催化制品的方法，该方法至少包括下述步骤：1)将陶瓷基体浸泡在含有酸根的氧化钛溶液中；2)利用低于600摄氏度的温度对负载有所述酸根和氧化钛的陶瓷基体进行加热烧结，从而得到光催化制品。

其中，所述酸根至少包括硝酸根、盐酸根、磷酸根、硫酸根中的一种。优选地，所述酸根的浓度，以氧化钛为基准，介于100wt ppm和20,000wt ppm之间。更为优选地，所述酸根的浓度，以光催化制品为基准，介于1wt ppm和5000wt ppm之间。

优选地，所述氧化钛中锐钛矿型氧化钛所占比率在80％以上。

优选地，在所述步骤1)和步骤2)之间还包括下述步骤，即，取出负载有所述酸根和氧化钛的陶瓷基体，并将其置于大气中空气干燥。

优选地，所述步骤2)中加热烧结的升温速度介于10度/小时和400度/小时之间。

更为优选地，本发明提供的制备方法使所述陶瓷基体上的光催化膜具有微米级裂缝。

相对于现有技术，本发明具有下述优点：

应用本发明的制备方法制备光催化制品，需要在氧化钛纳米溶液中添加适当的酸，并将陶瓷基体浸泡在该溶液中。由于添加的酸能够促进纳米氧化钛晶粒的分散，这样便使得这样制备的光催化制品具有较高的光催化性能。同时，由于所添加的酸能够增强氧化钛晶粒和陶瓷基体的结合力，这样便能够保证氧化钛光催化膜可以与陶瓷基体牢固结合而不易脱落。而且，由于氧化钛晶粒和陶瓷基体的结合力得到增强，这就无需通过提高烧结温度来促使氧化钛晶粒与陶瓷基体牢固结合，这样便使得即使在600摄氏度以下进行低温烧结，也能够得到牢固的氧化钛膜。再者，由于无需提高烧结温度，这样便能够有效地阻止纳米氧化钛晶粒之间的相互烧结，从而保证了在600摄氏度以下烧结的光催化制品可以具有很高的光催化活性。

另外，由于本发明的陶瓷基体采用多孔泡沫陶瓷基体，因而以其为基体的光催化制品具有较大的比表面积，这同样能够保证其具有较高的光催化性能。同时，由于本发明采用的多孔泡沫陶瓷作为基体材料，这样能够进一步加强阻燃作用，因此，本发明提供的光催化制品即便是在1300摄氏度也不会燃烧。

再有，本发明提供的光催化制品中的光催化膜可以含有微米级裂缝，通过该微米级裂缝，有害成分可以容易地渗进光催化膜层的内部，从而增大了有害成分和光催化成分的接触机会，进而更有利于提高光催化制品的光催化性能。

附图说明

图1为实施例1得到的光催化制品样品1的实物表面放大25倍的照片；

图2为实施例1得到的光催化制品样品1的实物断面放大25倍并附带有1mm的玻璃尺的照片；

图3为实施例1得到的光催化制品样品1的实物的放大3500倍的电镜照片；

图4为比较例8得到的光催化制品样品21的实物的放大300倍的电镜照片；

图5示出实施例1得到的样品1的乙醛降解实验中乙醛的浓度变化；

图6示出实施例1得到的样品1的乙醛降解实验中CO₂的浓度变化；以及

图7示出实施例1得到的样品1的乙醛降解实验中水的浓度变化。

具体实施方式

本发明的核心是在氧化钛纳米溶液中添加适当的酸，并将陶瓷基体浸泡在该溶液中，然后采用适当的低温烧结方式来制备光催化制品。该光催化制品包括陶瓷基体及位于陶瓷基体表面的光催化膜。

其中，氧化钛纳米溶液即为光催化膜的原料。氧化钛分为晶态和非晶态，晶态有锐钛矿型、金红石型、板钛矿型。其中，锐钛矿型氧化钛具有较高的光催化性能。本发明中所说的氧化钛可以为单一晶型，也可以为混合晶型。当采用混合晶型氧化钛时，锐钛矿型氧化钛所占的比率若小于80％，则不足以提供较高的光催化性能。因而，锐钛矿晶型氧化钛所占的比率优选地在80％以上。

制备光催化制品时，向氧化钛纳米溶液中添加适量的酸。该酸具有下述三方面的作用：第一，能够促进纳米氧化钛晶粒的分散；第二，能够增强氧化钛晶粒和多孔泡沫陶瓷基体的结合力(其机理还没有完全得到解明，有可能是增大了化学吸附力)，这样，即便是在600摄氏度以下的低温进行烧结，也能够得到牢固的氧化钛膜；第三，由于酸能促进氧化钛纳米晶粒的分散，阻止其团聚，从而降低所需烧结温度，而低温烧结又能防止纳米晶粒长大和相互沾结，因此，该酸能够阻止纳米氧化钛晶粒之间的相互烧结，从而使得在600摄氏度以下烧结的光催化制品具有很高的光催化活性。尽管向氧化钛纳米溶液中添加适量的酸可以具有上述有利作用，但是该方法在现有技术中还未有人提出过。

实际上，所添加的酸的酸根，一部分会在加热烧结过程中挥发，一部分仍会残留在光催化制品的氧化钛膜中。因此，本发明提供的光催化制品的光催化膜中含有酸根。

上述酸根至少为硝酸根、盐酸根、磷酸根、硫酸根中的一种，也就是说，含有的酸根可以是单一种类的，也可以是复合型的。

实际应用中，对酸根的浓度也有要求。以氧化钛为基准，酸根的浓度若小于100wt ppm，则酸根不足以发挥上述三方面的作用；而酸根浓度若大于20,000wt ppm，则酸根会覆盖在氧化钛晶粒的表面上，这样便减少了有害成分和光催化成分(即，氧化钛晶粒)的接触面积，进而降低了该光催化制品的光催化活性。因此，若以氧化钛为基准，酸根的浓度优选地介于100wt ppm和20,000wt ppm之间；若以光催化制品为基准，酸根的浓度优选介于1wt ppm和5,000wt ppm之间。

至于烧结温度，若其小于100摄氏度，则会使得光催化膜与多孔泡沫陶瓷基体之间的结合力较小；若其大于600摄氏度，则纳米氧化钛晶粒之间会发生过度烧结，即，氧化钛晶粒彼此之间相互烧结，这样便降低了比表面积，从而降低了光催化活性。因而，加热烧结的温度优选地介于100摄氏度和600摄氏度之间。

至于升温速度，若其小于10度/小时，则生产效率较低。若其高于400度/小时，则光催化膜容易剥落。因此，加热烧结的升温速度优选地介于10度/小时和400度/小时之间。

本发明提供的光催化制品的基体选用多孔泡沫陶瓷，这样会增大有害成分和光催化制品的接触面积，进而提高光催化性能。

该多孔泡沫陶瓷基体的成分，可以是单一成分，也可以是复合型成分，也就是说，该基体成分可以由氧化铝、氧化硅、碳化硅、磷酸铝、磷酸钙、氧化镁、氧化锆中的至少一种作为主要成分。

该多孔泡沫陶瓷的结构类似于泡沫海绵的三维多孔结构。若其抗弯曲强度小于0.5MPa，该基体的机械性能差，容易发生破碎。因此，实际应用中该基体的常温抗弯曲强度需要大于等于0.5MPa。至于其气孔率，若小于70％，则透气性小，风阻大；若大于90％，则该基体的骨格较细，容易破碎。因此，其气孔率优选为大于70％小于90％。

至于多孔泡沫陶瓷的孔数，若其小于5ppi(ppi是指在25毫米的距离之内所具有的孔的个数)，孔过于稀疏，光催化制品与有害成分的接触面积小，不利于发挥光催化性能；若孔数大于50ppi，孔过于稠密，风阻增大，不利于实际应用，另一方面，孔过于稠密，不利于氧化钛晶粒溶液渗入整个基体，从而使得比表面积减少，降低光催化性能。因此，多孔泡沫陶瓷的孔数优选地介于5ppi和50ppi之间。

多孔泡沫陶瓷有各种制备方法。比如，先将聚氨脂泡沫海绵原料浸泡在陶瓷浆料中，得到骨格中含有聚氨脂支架的泡沫陶瓷半成品，再在1300摄氏度以上的高温加热，聚氨脂支架氧化挥发，这样形成的泡沫陶瓷的骨格中含有孔。当然，也可以在陶瓷浆料中添加发泡剂，并加热烧结来制备多孔泡沫陶瓷，这种形成的泡沫陶瓷的骨格是实心的。因此，根据骨格中是否含有孔，就可以推断出泡沫陶瓷的制备方法。实际上，光催化制品使用骨格中含有孔的多孔泡沫陶瓷，会比使用实心骨格的多孔泡沫陶瓷显示出更好的性能，其原因还有待探讨，有可能是骨格中含有孔的结构，会促进有害成分的流通以及增大光催化膜的接触机会，从而会提高光催化制品的光催化性能。

光催化制品的比表面积会影响有害成分和光催化成分的接触机会(换言之，光催化制品的比表面积会影响有害成分和光催化成分的接触面积)，从而影响光催化性能。当比表面积小于6m²/g时，不足以得到较高的光催化性能。因而，光催化制品的比表面积有选地大于6m²/g。

本发明提供的光催化制品的光催化膜可以含有微米级裂缝。由于只有当有害成分和光催化成分相接触时，光催化制品才能发挥光催化作用。因此，通过该微米级裂缝，有害成分可以容易地渗进光催化膜层的内部，从而增大了有害成分和光催化成分的接触机会。

光催化膜若要发挥光催化性能，则需要具有一定的厚度。根据电镜观察和性能检测的经验，膜厚度需要在0.2微米以上。可是，膜厚度并不是可以无限增大的，当其超过100微米时，光催化膜容易发生剥落。通常，为了防止剥落，往往采用高温烧结。然而，这样做的结果便是使得氧化钛晶粒彼此之间相互烧结，从而导致该光催化制品的比表面积降低，进而使得其光催化性能降低。因此，膜厚度不超过100微米是合适的。

至于微米级的裂缝的深度，当其为光催化膜的膜厚度(即，沿光催化膜的膜厚度方向贯穿光催化膜)时，能最大限度地促进有害成分和光催化成分的接触，从而提高光催化性能。因此，光催化膜的裂缝的深度优选地为膜厚度。

至于微米级裂缝的宽度，当其超过20微米时，会降低光催化膜的表面积，从而降低光催化反应活性。本发明中采用600摄氏度以下的低温烧结制备方法，优选地，光催化膜的裂缝的宽度在20微米以下。实际上，通过600摄氏度以上高温烧结而得到的光催化制品，其光催化膜的裂缝通常会超过20微米。因此，通过观察光催化膜的微米级裂缝的宽度，可以推断出制备方法。

至于微米级裂缝的单体长度，优选地在1 50微米以下。本发明是采用600摄氏度以下的低温烧结的制备方法。若通过600摄氏度以上高温烧结而得到的光催化制品，其光催化膜的裂缝的单体长度通常会超过150微米。因此，通过观察光催化膜的微米级裂缝的单体长度，可以推断出制备方法。

本发明提供的光催化制品在空气中即便是在1300摄氏度以上高温受热也不会燃烧，尤其适合用于比如车船等公共场所。

在实际应用中，光催化材料长久使用后便会失去活性，能否使其恢复活性是影响其推广应用的重要因素之一。本发明的光催化制品，通过水洗以及太阳光下晾晒的方法可以使光催化活性得到恢复，从而能够反复使用。

下面结合图表以及实施例和对比例对本发明进行详细描述。

实施例1

将长300mm、宽300mm、厚20mm的多孔泡沫陶瓷浸泡在10kg的已添加了14,000wt ppm硝酸的纳米氧化钛的水分散液中。其中，纳米氧化钛晶粒大小为7nm，晶型为锐钛矿型，比表面积为321m²/g；水溶液中的纳米氧化钛晶粒的含量为28wt％；多孔泡沫陶瓷的主要成分为氧化铝，其常温抗弯曲强度为0.7MPa，气孔率为81％，孔数为20ppi，骨格中含有孔。浸泡15分钟后，将负载了氧化钛和硝酸根的多孔泡沫陶瓷取出，置于大气中空气干燥15分钟，然后放进加热装置中，以100度/小时的升温速度加热至180摄氏度，恒温3小时后，关闭电源，降温至室温后取出，即得到光催化制品样品1。

实施例2

将实施例1中硝酸的浓度调整为140wt ppm，其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品2。

实施例3

将实施例1中硝酸的浓度调整为140,000wt ppm，其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品3。

实施例4

将实施例1中添加的硝酸改为盐酸，其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品4。

实施例5

将实施例1中氧化钛的晶型由锐钛矿型改变为锐钛矿型和金红石型的混合型，其中，锐钛矿型氧化钛所占比例为83％。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品5。

实施例6

将实施例1中孔数为20ppi的多孔泡沫陶瓷改变为孔数为6ppi的多孔泡沫陶瓷。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品6。

实施例7

将实施例1中孔数为20ppi的多孔泡沫陶瓷改变为孔数为30ppi的多孔泡沫陶瓷。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品7。

实施例8

将实施例1中主要成分为氧化铝的多孔泡沫陶瓷改变为主要成分为氧化铝和磷酸铝的混合物的多孔泡沫陶瓷，其中，磷酸铝的含量为13wt％。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品8。

实施例9

将实施例1中主要成分为氧化铝的多孔泡沫陶瓷改变为主要成分为碳化硅的多孔泡沫陶瓷。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品9。

实施例10

将实施例1中的加热温度从180摄氏度调整为110摄氏度。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品10。

实施例11

将实施例1中的加热温度从180摄氏度调整为580摄氏度。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品11。

实施例12

将实施例1中的升温速度从100度/小时调整为20度/小时。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品12。

实施例13

将实施例1中的升温速度从100度/小时调整为380度/小时。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品13。

比较例1

将实施例1中硝酸的浓度调整为100wt ppm，其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品14。

比较例2

将实施例1中硝酸的浓度调整为160,000wt ppm，其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品15。

比较例3

将实施例1中氧化钛的晶型由锐钛矿型改变为锐钛矿型和金红石型的混合型，其中，锐钛矿型氧化钛所占比例为77％。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品16。

比较例4

将实施例1中孔数为20ppi的多孔泡沫陶瓷改变为孔数为3ppi的多孔泡沫陶瓷。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品17。

比较例5

将实施例1中孔数为20ppi的多孔泡沫陶瓷改变为孔数为55ppi的多孔泡沫陶瓷。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品18。

比较例6

将实施例1中的骨格中含有孔的多孔泡沫陶瓷改变为骨格为实心的多孔泡沫陶瓷。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品19。

比较例7

将实施例1中的加热温度从180摄氏度调整为90摄氏度。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品20。

比较例8

将实施例1中的加热温度从180摄氏度调整为620摄氏度。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品21。

比较例9

将实施例1中的升温速度从100度/小时调为420度/小时。其他条件和步骤与实施例1相同，即得到光催化制品样品22。

下面说明对样品1至22进行结构观察、物性检测以及光催化性能检测的具体方法。

关于结构观察，使用S-4800型FE-SEM电子显微镜，进行表面以及断面的观察。

关于酸根浓度，参照固体试样中酸根的测试标准。首先，将试样浸泡在纯水中；过一定的时间后，使用离子色谱仪检测溶液中的酸根浓度。试验将这样进行，首先将样品浸泡在纯水中，测定将试样中的酸根全部抽出所需时间，从而确定酸根浓度】。其具体做法是：将长30mm宽30mm高20mm的试样浸泡在6000ml的纯水中，每隔一个小时，检测溶液中的酸根浓度。刚开始，溶液中的酸根浓度随着时间的推移而增加；试样浸泡16小时后，溶液中的酸根浓度达到饱和。因此，关于酸根浓度的检测，试样浸泡在纯水中的时间统一为16小时。

关于光催化膜的剥落性的物性检测，是依据中华人民共和国建材行业标准JC/T859-2001《泡沫陶瓷过滤器》的表面掉渣的检测方法进行的。具体做法是：将试样清理干净(除去浮渣)后，用15-30mm长的棕毛刷以匀速刷试样表面，记录有无掉渣现象。

关于比表面积的物性检测，采用标准的BET方法。

关于光催化的性能检测方法，采用乙醛光催化分解的方法(即，有害有机物质的代表——乙醛在光催化的作用下，分解成无害的无机物质二氧化碳和水)。换言之，利用以下的反应来验证光催化的性能：

CH₃CHO→CO₂+H₂O

由此可见，对于光催化性能高低的检测，不仅需要检测有害成分——乙醛的浓度是否降低，同时还需要检测生成物质，也就是二氧化碳和水的成分是否增大。其具体方法是：将长300毫米宽300毫米厚20毫米的光催化制品放入10L的四角形气囊中。气囊的材质采用含氟薄膜，几乎不吸收UV-A紫外光。向气囊内冲入含乙醛450ppm左右的气体，在暗室中存放30分钟后，利用在样品照射面上的UV-A紫外线强度为1mW/cm²的光进行照射。使用光声多项气体检测仪(1314-5型，INNOVAAir Instruments制)检测原始气体以及向气囊内冲入乙醛后的乙醛、二氧化碳、水的浓度。

试验表明，采用上述方法检测光催化性能时，利用在样品照射面上的UV-A紫外线强度为1mW/cm²的光照射30分钟后，气囊中的乙醛浓度降低90％以上，二氧化碳浓度增大，水份的浓度也增大。

与之进行比较，同样是将长300毫米宽300毫米厚20毫米的光催化制品放入10L的气囊中，向气囊内冲入含乙醛450ppm左右的气体，在暗室中存放30分钟后，而不进行光照射，则气囊中的乙醛浓度降低50％以上。

下面结合图表说明对样品1至22进行结构观察、物性检测以及光催化性能检测的结果。

其中，表1中示出由上述实施例和比较例而得到的光催化制品样品1至22的物性检测结果以及光催化性能的检测结果。

关于光催化膜的掉渣现象的检测结果，从表1中可以看到，酸根的存在有助于光催化膜牢固地结合在基体上而不掉渣(即，不脱落)。

比较例4至6，虽然没有光催化膜的掉渣现象，可是，它们各有缺点。比较例4和6的光催化性能低，比较例5风阻大。因此，不宜采用比较例4至6的制备方法。

图1和2分别示出了由实施例1得到的光催化制品样品1的实物放大25倍的表面照片以及断面照片。从图1中可以看到光催化制品的基体为多孔泡沫陶瓷。从图2中可以看到光催化制品的基体的骨格中含有孔。

请同时参阅图3和图4，光催化制品样品1表面的光催化膜含有微米级裂缝；陶瓷基体表面的光催化膜的厚度为4微米，未超过100微米；光催化膜的微米级裂缝的深度即为膜的厚度，即，贯穿膜的厚度；光催化膜的微米级裂缝的宽度为1微米，未超过20微米；光催化膜的微米级裂缝的单体长度为15微米，未超过150微米。比较例8和实施例1的不同点在于加热温度。比较例8的加热温度大于600摄氏度。从图4可以看到，加热温度大于600摄氏度时，陶瓷基体表面的光催化膜的厚度为135微米，超过了100微米；光催化膜的微米级裂缝的宽度为20微米；裂缝的单体长度为175微米，超过了150微米。

图5、图6和图7分别是实施例1的得到的样品1作光催化性能检测时的乙醛、CO₂、水的浓度变化。从图5可以看出：乙醛的初始浓度为477.4ppm，暗处保存30分后，乙醛的浓度为25.5ppm。乙醛浓度降低了94.7％。紫外光照射30分钟后，乙醛浓度为1.6ppm。乙醛浓度降低了99.7％。从图6可以看出：紫外光照射后，CO₂的浓度随时间的推移而增大。这便验证了乙醛在光的照射下，被分解成无害的CO₂。从图7可以看到：紫外光照射后，水的浓度随时间的推移而增加。类似地，实施例2至13的检测结果和图5至7中所示的结果相类似。以上的光催化性能的检测结果验证了基于上述实施例所得到的样品具有很高的光催化活性。

综合表1的物性、光催化性能的检测结果以及图1至图4的结构观察，表明本发明的技术方案是合理。因此，将多孔泡沫陶瓷浸泡在含有酸根的光催化溶液中，然后在摄氏600度以下的低温下加热烧结便可以得到具有较高光催化性能并且光催化膜牢固的光催化制品。该光催化制品在含有紫外线的光的照射下，具有分解醛类、含氮类、含硫类、有机溶剂类、脂肪酸类等有害物质的光催化活性。对于在紫外光的照射下的分解乙醛性能，显示出比现有产品更高的光催化活性，同时受热不燃，而且还可以反复使用。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

表1光催化制品样品的物性检测结果以及光催化性能的检测结果

例的序号	样品序号	硝酸酸根浓度(以光催化制品为基准)	光催化膜的掉渣现象	比表面积	暗处保存30分钟后乙醛浓度降低率	紫外光照射30分钟后乙醛浓度降低率
		硝酸酸根浓度(以光催化制品为基准)	光催化膜的掉渣现象	比表面积	暗处保存30分钟后乙醛浓度降低率	紫外光照射30分钟后乙醛浓度降低率	ppm	有或无	m²/g	％	％
		实施例1	样品1	300	无	16	ppm	有或无	m²/g	％	％	95	100
实施例2	样品2	实施例1	样品1	300	无	16	2	无	15	88	98	95	100
实施例2	样品2	实施例3	样品3	4,500	无	16	2	无	15	88	98	89	98
实施例4	样品4	实施例3	样品3	4,500	无	16	盐酸酸根浓度160	无	12	80	97	89	98
实施例4	样品4	实施例5	样品5	300	无	17	盐酸酸根浓度160	无	12	80	97	91	99
实施例6	样品6	实施例5	样品5	300	无	17	300	无	16	90	98	91	99
实施例6	样品6	实施例7	样品7	300	无	15	300	无	16	90	98	87	97
实施例8	样品8	实施例7	样品7	300	无	15	300	无	13	83	97	87	97
实施例8	样品8	实施例9	样品9	300	无	6.5	300	无	13	83	97	70	95
实施例10	样品10	实施例9	样品9	300	无	6.5	300	无	17	90	98	70	95
实施例10	样品10	实施例11	样品11	10	无	8	300	无	17	90	98	78	97
实施例12	样品12	实施例11	样品11	10	无	8	300	无	15	88	98	78	97
实施例12	样品12	实施例13	样品13	300	无	16	300	无	15	88	98	90	98
比较例1	样品14	实施例13	样品13	300	无	16	＜1	有	2.3	40	70	90	98
比较例1	样品14	比较例2	样品15	5,500	有	4.5	＜1	有	2.3	40	70	45	73
比较例3	样品16	比较例2	样品15	5,500	有	4.5	300	有	4.6	45	74	45	73
比较例3	样品16	比较例4	样品17	300	无	16	300	有	4.6	45	74	45	72
比较例5	样品18	比较例4	样品17	300	无	16	300	无	9.8	62	83	45	72

比较例6	样品19	300	无	9	58	79
比较例6	样品19	300	无	9	58	79	比较例7	样品20	300	有	5.1	48	81
比较例8	样品21	＜1	有	3.6	44	76	比较例7	样品20	300	有	5.1	48	81
比较例8	样品21	＜1	有	3.6	44	76	比较例9	样品22	300	有	2.3	38	71

Claims

1.一种光催化制品，包括陶瓷基体及位于陶瓷基体表面的光催化膜，所述光催化膜含有酸根以及作为主要成分的氧化钛。

2.如权利要求1所述的光催化制品，其中所述氧化钛的晶型包括锐钛矿型。

3.如权利要求2所述的光催化制品，其中所述氧化钛中锐钛矿型氧化钛所占比率在80％以上。

4.如权利要求1所述的光催化制品，其中所述酸根至少包括硝酸根、盐酸根、磷酸根、硫酸根中的一种。

5.如权利要求1所述的光催化制品，其中所述光催化膜的厚度不超过100微米。

6.如权利要求1所述的光催化制品，其中所述光催化膜含有微米级裂缝。

7.如权利要求6所述的光催化制品，其中所述裂缝的深度为所述光催化膜的厚度。

8.如权利要求6所述的光催化制品，其中所述裂缝的宽度在20微米以下。

9.如权利要求6所述的光催化制品，其中所述裂缝的单体长度在150微米以下。

10.如权利要求1所述的光催化制品，其中所述陶瓷基体为多孔泡沫陶瓷，其常温弯曲强度大于等于0.5MPa，其气孔率介于70％和90％之间。

11.如权利要求10所述的光催化制品，其中所述多孔泡沫陶瓷的孔数介于5ppi和50ppi之间。

12.如权利要求10所述的光催化制品，其中所述多孔泡沫陶瓷的骨格中含有孔。

13.如权利要求3所述的光催化制品，其比表面积大于6m²/g。

14.如权利要求1至13中任一项所述的光催化制品，其在含有紫外线的光的照射下，具有分解醛类有害物质和/或含氮类有害物质和/或含硫类有害物质和/或有机溶剂类有害物质和/或脂肪酸类有害物质的光催化活性。

15.如权利要求14所述的光催化制品，其中所述陶瓷基体由氧化铝、氧化硅、碳化硅、磷酸铝、磷酸钙、氧化镁、氧化锆中的至少一种作为主要成分。

16.如权利要求14所述的光催化制品，其在受热条件下不燃烧。

17.如权利要求14所述的光催化制品，其光催化活性通过水洗和/或在阳光下晾晒的方式得到恢复。

18.一种制备如权利要求1至17所述的光催化制品的方法，至少包括下述步骤：

1)将陶瓷基体浸泡在含有酸根的氧化钛溶液中；

2)利用低于600摄氏度的温度对负载有所述酸根和氧化钛的陶瓷基体进行加热烧结，从而得到光催化制品。

19.如权利要求18所述的制备方法，其中所述酸根至少包括硝酸根、盐酸根、磷酸根、硫酸根中的一种。

20.如权利要求18所述的制备方法，其中所述酸根的浓度，以氧化钛为基准，介于100wt ppm和20,000wt ppm之间。

21.如权利要求18所述的制备方法，其中所述酸根的浓度，以光催化制品为基准，介于1wt ppm和5000wt ppm之间。

22.如权利要求18所述的制备方法，其中所述氧化钛中锐钛矿型氧化钛所占比率在80％以上。

23.如权利要求18所述的制备方法，其中所述陶瓷基体为多孔泡沫陶瓷，其常温弯曲强度大于等于0.5MPa，其气孔率介于70％和90％之间。

24.如权利要求23所述的制备方法，其中所述多孔泡沫陶瓷的孔数介于5ppi和50ppi之间。

25.如权利要求23所述的制备方法，其中所述多孔泡沫陶瓷的骨格中含有孔。

26.如权利要求18至25中任一项所述的制备方法，在所述步骤1)和步骤2)之间还包括下述步骤，即，取出负载有所述酸根和氧化钛的陶瓷基体，并将其置于大气中空气干燥。

27.如权利要求26所述的制备方法，所述步骤2)中加热烧结的升温速度介于10度/小时和400度/小时之间。

28.如权利要求27所述的制备方法，使所述陶瓷基体上的光催化膜具有微米级裂缝。