CN113354388A - 一种可释放氧负离子的紫砂陶材料、紫砂陶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可释放氧负离子的紫砂陶材料、紫砂陶的制备方法，包括以下原料：紫砂陶土、稀土氧化物和二氧化钛，所述稀土氧化物包括氧化铈和氧化镧。本发明的紫砂陶的制备方法，通过加入可释放负氧离子的稀土氧化物，加入通过光照强化产生光电子的光催化材料二氧化钛，并利用紫砂陶土中的三氧化二铁作为光催化剂禁带宽度改性剂，利用紫砂陶土中的二氧化硅作为光电子能量传递材料，所加入的材料无毒无害，不需要分离，操作简单，经济环保；同时采用机械振动混合技术使各物质充分混合且呈现互相镶嵌式的掺杂态，形成紧密结合、结构稳定的紫砂陶器，并可根据光照强度变化释放负氧离子，具有重要的实际应用价值。

Description

一种可释放氧负离子的紫砂陶材料、紫砂陶的制备方法
技术领域
本发明涉及紫砂陶材料技术领域，尤其涉及一种可释放氧负离子的紫砂陶材料、紫砂陶的制备方法。
背景技术
陶器的发明是人类由旧石器时代发展到新石器时代的标志之一。陶器和瓷器是两种不同的东西，但它们之间又有着密切的联系。1、原料不同，陶器是一般的粘土都可以作为烧制陶器的原料，把黏土制成胚后，经过特定范围内的温度烧制而成的就是陶器。瓷器采用高岭土为主要原料，用高岭土作胚，经过特定高温烧制而成的就是瓷器；2、烧制温度不同，烧制陶器的温度700～800度，瓷器在1200度以上，一般是在1200～1400度之间；3、质地不同，陶器由于烧制温度低，土质没有完全烧结，所以陶器胎质比较疏松，吸水性强，陶器颜色也较暗淡，并有杂色，成品质地较粗糙。瓷器烧制温度高，土质已经完全烧结，胎质坚实细密，成品细腻，颜色鲜亮，手感细滑，瓷器基本不吸水；4、釉不同，瓷器表层通常有高温釉，使得器物表面有光泽。而陶的表层没有釉或者是以铅为溶剂的低温釉。
紫砂陶是用紫砂泥、红泥或绿泥等制成的质地较坚硬的陶制品，陶制品外部一般不施釉，颜色有栗、米黄、朱砂紫、墨绿色等，江苏宜兴是紫砂陶的主要产地。紫砂陶是介于陶器和瓷器之间的粘土烧结材料，原料采用粘土，烧结温度为1000℃～1200℃，多孔、可透气，胎质坚实细密且手感细腻。
研究表明在含有高浓度小粒径负离子的空气中，PM2.5、细菌、病毒等几乎为零，飘尘去除率高达98％。可见，空气负离子(即负氧离子)对人体健康、病毒防护以至于对人类社会的发展有着重大意义。通过提高单位空气体积负离子的含量，就可以有效的去除病毒并阻止病毒传播。
目前市场上负氧离子释放材料主要为掺有电气石(托玛琳)或蛋白石粉体复合材料，具有一定的放射性。例如，现有技术公开了一种坭兴陶的制备方法，其以风化坭兴陶土为基材，加入电气石、光催化材料、含C、N有机物助剂，采用机械活化技术使各物质充分混合、活化，处理后的混合物料再高温烧制得到坭兴陶；现有技术还公开了一种抗菌陶瓷材料的制备方法，其以蛋白石页岩、海底砂矿为主要原料，可以释放较大浓度的负氧离子，使得陶瓷材料具有杀灭病菌、净化空气的作用，添加的钛白粉、二硫化硒、载银磷酸锆，可以提高陶瓷材料的抗菌性能。这些现有技术是在原料中添加具有释放负氧离子功能的矿物如电气石或蛋白石，使产品具有释放负离子功能，但这些矿物原料有放射性。
基于目前的制备陶器中，用到的具有释放负氧离子功能材料具有放射性的缺陷，有必要对此进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种可释放氧负离子的紫砂陶材料、紫砂陶的制备方法，以解决现有技术存在的缺陷。
第一方面，本发明提供了一种可释放氧负离子的紫砂陶材料，包括以下原料：紫砂陶土、稀土氧化物和二氧化钛。
优选的是，所述的可释放氧负离子的紫砂陶材料，所述稀土氧化物包括氧化铈和氧化镧。
优选的是，所述的可释放氧负离子的紫砂陶材料，所述稀土氧化物的目数为500～1250目，二氧化钛的目数为500～1250目。
优选的是，所述的可释放氧负离子的紫砂陶材料，所述紫砂陶土、稀土氧化物和二氧化钛的质量比为100:(1～5):(0.5～1)。
第二方面，本发明还提供了一种利用所述的可释放氧负离子的紫砂陶材料制备紫砂陶的方法，包括以下步骤：
将稀土氧化物与二氧化钛混合后，加入紫砂陶土，继续混合得到混合料；
向混合料中加入水，混合均匀，得到泥浆，泥浆经失水后得到泥料；
将泥料制成胚体，经过烧制，即得紫砂陶。
优选的是，所述的利用可释放氧负离子的紫砂陶材料制备紫砂陶的方法，向混合料中加入水，混合均匀，得到泥浆具体包括：将混合料和水加入至机械振动混合机中，于300～600rpm速率下搅拌即得泥浆。
优选的是，所述的利用可释放氧负离子的紫砂陶材料制备紫砂陶的方法，将泥料制成胚体具体包括：将泥料进行练泥、陈腐后，制作成型，即得胚体，其中，练泥具体为：在真空练泥机中练泥4～24h。
优选的是，所述的利用可释放氧负离子的紫砂陶材料制备紫砂陶的方法，陈腐具体包括：在温度为18～30℃、湿度为70～90％的恒温恒湿条件下陈腐10～30d。
优选的是，所述的利用可释放氧负离子的紫砂陶材料制备紫砂陶的方法，烧制温度为1100～1200℃、烧制时间为8～24h。
优选的是，所述的利用可释放氧负离子的紫砂陶材料制备紫砂陶的方法，向混合料中加入水，其中混合料与水的质量比为1:(1～2)。
本发明提供的利用可释放氧负离子的紫砂陶材料制备紫砂陶的方法，相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的可释放氧负离子的紫砂陶的制备方法，通过加入可释放负氧离子的稀土氧化物，加入通过光照强化产生光电子的光催化材料二氧化钛，并利用紫砂陶土中的三氧化二铁作为光催化剂禁带宽度改性剂，利用紫砂陶土中的二氧化硅作为光电子能量传递材料，所加入的材料无毒无害，不需要分离，操作简单，经济环保；同时采用机械振动混合技术使各物质充分混合且呈现互相镶嵌式的掺杂态，形成紧密结合、结构稳定的紫砂陶器，并可根据光照强度变化释放负氧离子，具有重要的实际应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例4制备得到的紫砂陶的表面形貌图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种可释放氧负离子的紫砂陶材料，包括以下原料：紫砂陶土、稀土氧化物和二氧化钛。
需要说明的是，本申请实施例中，稀土氧化物可以释放负氧离子，二氧化钛作为光催化材料，紫砂陶土为宜兴紫砂陶土，其主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、K2O、Na2O等。
在一些实施例中，稀土氧化物包括氧化铈和氧化镧。
在一些实施例中，稀土氧化物的目数为500～1250目，二氧化钛的目数为500～1250目。
在一些实施例中，砂陶土、稀土氧化物和二氧化钛的质量比为100:(1～5):(0.5～1)。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种利用上述的可释放氧负离子的紫砂陶材料制备紫砂陶的方法，包括以下步骤：
S1、将稀土氧化物与二氧化钛混合后，加入紫砂陶土，继续混合得到混合料；
S2、向混合料中加入水，混合均匀，得到泥浆，泥浆经失水后得到泥料；
S3、将泥料制成胚体，经过烧制，即得紫砂陶。
需要说明的是，本申请实施例中紫砂陶的制备方法，通过加入可释放负氧离子的稀土氧化物，加入通过光照强化产生光电子的光催化材料二氧化钛，并利用紫砂陶土中的三氧化二铁作为光催化剂禁带宽度改性剂，利用紫砂陶土中的二氧化硅作为光电子能量传递材料，所加入的材料无毒无害，不需要分离，操作简单，经济环保；同时采用机械振动混合技术使各物质充分混合且呈现互相镶嵌式的掺杂态，形成紧密结合、结构稳定的紫砂陶器，并可根据光照强度变化释放负氧离子，具有重要的实际应用价值。
在一些实施例中，步骤S2中，向混合料中加入水，混合均匀，得到泥浆具体包括：将混合料和水加入至机械振动混合机中，于300～600rpm速率下搅拌即得泥浆。在本申请实施例中，利用机械振动混合技术不仅使陶土被充分混合，而且使固体物质被充分细化并产生裂纹，各物质充分混合且呈现互相镶嵌式的掺杂态，有利于形成各组分紧密结合、结构稳定的紫砂陶器。
在一些实施例中，步骤S3中，将泥料制成胚体具体包括：将泥料进行练泥、陈腐后，制作成型，即得胚体，其中，练泥具体为：在真空练泥机中练泥4～24h。
在一些实施例中，陈腐具体包括：在温度为18～30℃、湿度为70～90％的恒温恒湿条件下陈腐10～30d。
在一些实施例中，烧制温度为1100～1200℃、烧制时间为8～24h。
在一些实施例中，向混合料中加入水，其中混合料与水的质量比为1:(1～2)。
在一些实施例中，步骤S2中，得到泥浆后，将泥浆放入布袋中，在自然光照下失水，得到泥料。
以下进一步以具体实施例说明本申请的紫砂陶的制备方法。
实施例1
本申请实施例提供了一种紫砂陶的制备方法的制备方法，包括以下步骤：
S1、将500目的稀土氧化物与500目的二氧化钛混合后，加入宜兴紫砂陶土，继续混合得到混合料；其中，稀土氧化物包括质量比为1:1的氧化铈和氧化镧的混合物；
S2、向混合料中加入水，混合均匀，得到泥浆，将泥浆放入布袋中，自然光照下失水，得到泥料；
S3、将泥料在室温下于真空练泥机进行练泥4小时；然后于温度为18℃，湿度为70％下陈腐10天，制作成型，即得胚体，将胚体1100℃条件下烧制8小时、自然冷却，即得到成品紫砂陶；
其中，稀土氧化物、二氧化钛、宜兴紫砂陶土、水的质量比为1:0.5:100:100。
将实施例1中制备得到的紫砂陶成品用于盛装水，于不同光照强度、水温下进行验证，并测试紫砂陶释放负氧离子的浓度，结果如下表1所示。
表1-紫砂陶在不同条件下释放负氧离子的浓度
光照强度Lux 温度(℃) 释放负离子浓度(个/(s·cm<sup>3</sup>))
100000 25 800
50000 24 650
10000 22 500
黑暗 20 260
从表1中可以看出，实施例1中制备得到的紫砂陶，在光照强度为100000Lux，温度为25℃下释放负离子量最大为800个/(s·cm3)。
实施例2
本申请实施例提供了一种紫砂陶的制备方法的制备方法，包括以下步骤：
S1、将1000目的稀土氧化物与1000目的二氧化钛混合后，加入宜兴紫砂陶土，继续混合得到混合料；其中，稀土氧化物包括质量比为1:1的氧化铈和氧化镧的混合物；
S2、向混合料中加入水，混合均匀，得到泥浆，将泥浆放入布袋中，自然光照下失水，得到泥料；
S3、将泥料在室温下于真空练泥机进行练泥12小时；然后于温度为20℃，湿度为80％下陈腐20天，制作成型，即得胚体，将胚体1150℃条件下烧制10小时、自然冷却，即得到成品紫砂陶；
其中，稀土氧化物、二氧化钛、宜兴紫砂陶土、水的质量比为2:1:100:100。
将实施例2中制备得到的紫砂陶成品用于盛装水，于不同光照强度、水温下进行验证，并测试紫砂陶释放负氧离子的浓度，结果如下表2所示。
表2-紫砂陶在不同条件下释放负氧离子的浓度
光照强度Lux 温度(℃) 释放负离子浓度(个/(s·cm<sup>3</sup>))
100000 25 1000
50000 24 850
10000 22 600
黑暗 20 300
从表1中可以看出，实施例2中制备得到的紫砂陶，在光照强度为100000Lux，温度为25℃下释放负离子量最大为1000个/(s·cm3)。
实施例3
本申请实施例提供了一种紫砂陶的制备方法的制备方法，包括以下步骤：
S1、将1250目的稀土氧化物与1250目的二氧化钛混合后，加入宜兴紫砂陶土，继续混合得到混合料；其中，稀土氧化物包括质量比为1:1的氧化铈和氧化镧的混合物；
S2、向混合料中加入水，混合均匀，得到泥浆，将泥浆放入布袋中，自然光照下失水，得到泥料；
S3、将泥料在室温下于真空练泥机进行练泥24小时；然后于温度为30℃，湿度为90％下陈腐30天，制作成型，即得胚体，将胚体1200℃条件下烧制10小时、自然冷却，即得到成品紫砂陶；
其中，稀土氧化物、二氧化钛、宜兴紫砂陶土、水的质量比为3:1:100:200。
将实施例3中制备得到的紫砂陶成品用于盛装水，于不同光照强度、水温下进行验证，并测试紫砂陶释放负氧离子的浓度，结果如下表3所示。
表3-紫砂陶在不同条件下释放负氧离子的浓度
光照强度Lux 温度(℃) 释放负离子浓度(个/(s·cm<sup>3</sup>))
100000 25 1600
50000 24 1250
10000 22 700
黑暗 20 400
从表3中可以看出，实施例3中制备得到的紫砂陶，在光照强度为100000Lux，温度为25℃下释放负离子量最大为1600个/(s·cm3)。
实施例4
本申请实施例提供了一种紫砂陶的制备方法的制备方法，包括以下步骤：
S1、将1250目的氧化铈、1250目的氧化镧与1250目的二氧化钛混合后，加入宜兴紫砂陶土，继续混合得到混合料；
S2、向混合料中加入水，混合均匀，得到泥浆，将泥浆放入布袋中，自然光照下失水，得到泥料；
S3、将泥料在室温下于真空练泥机进行练泥24小时；然后于温度为30℃，
湿度为90％下陈腐30天，制作成型，即得胚体，将胚体1200℃条件下烧制10小时、自然冷却，即得到成品紫砂陶；
其中，氧化铈、氧化镧、二氧化钛、宜兴紫砂陶土、水的质量比为2.5:2.5:1:100:200。
将实施例4中制备得到的紫砂陶成品用于盛装水，于不同光照强度、水温下进行验证，并测试紫砂陶释放负氧离子的浓度，结果如下表4所示。
表4-紫砂陶在不同条件下释放负氧离子的浓度
光照强度Lux 温度(℃) 释放负离子浓度(个/(s·cm<sup>3</sup>))
100000 25 1800
50000 24 1350
10000 22 900
黑暗 20 500
从表4中可以看出，实施例4中制备得到的紫砂陶，在光照强度为100000Lux，温度为25℃下释放负离子量最大为1800个/(s·cm3)。
测试实施例4中制备得到的紫砂陶在不同倍率下的表面形貌，结果如图1所示。从图1中可以看出，实施例4中制备得到的紫砂陶，呈多孔状，孔隙率高，便于材料释放负氧离子。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可释放氧负离子的紫砂陶材料，其特征在于，包括以下原料：紫砂陶土、稀土氧化物和二氧化钛。
2.如权利要求1所述的可释放氧负离子的紫砂陶材料，其特征在于，所述稀土氧化物包括氧化铈和氧化镧。
3.如权利要求1所述的可释放氧负离子的紫砂陶材料，其特征在于，所述稀土氧化物的目数为500～1250目，二氧化钛的目数为500～1250目。
4.如权利要求1所述的可释放氧负离子的紫砂陶材料，其特征在于，所述紫砂陶土、稀土氧化物和二氧化钛的质量比为100:(1～5):(0.5～1)。
5.一种利用权利要求1～4任一所述的可释放氧负离子的紫砂陶材料制备紫砂陶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将稀土氧化物与二氧化钛混合后，加入紫砂陶土，继续混合得到混合料；
向混合料中加入水，混合均匀，得到泥浆，泥浆经失水后得到泥料；
将泥料制成胚体，经过烧制，即得紫砂陶。
6.如权利要求5所述的利用可释放氧负离子的紫砂陶材料制备紫砂陶的方法，其特征在于，向混合料中加入水，混合均匀，得到泥浆具体包括：将混合料和水加入至机械振动混合机中，于300～600rpm速率下搅拌即得泥浆。
7.如权利要求5所述的利用可释放氧负离子的紫砂陶材料制备紫砂陶的方法，其特征在于，将泥料制成胚体具体包括：将泥料进行练泥、陈腐后，制作成型，即得胚体，其中，练泥具体为：在真空练泥机中练泥4～24h。
8.如权利要求7所述的利用可释放氧负离子的紫砂陶材料制备紫砂陶的方法，其特征在于，陈腐具体包括：在温度为18～30℃、湿度为70～90％的恒温恒湿条件下陈腐10～30d。
9.如权利要求5所述的利用可释放氧负离子的紫砂陶材料制备紫砂陶的方法，其特征在于，烧制温度为1100～1200℃、烧制时间为8～24h。
10.如权利要求5所述的利用可释放氧负离子的紫砂陶材料制备紫砂陶的方法，其特征在于，向混合料中加入水，其中混合料与水的质量比为1:(1～2)。
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