CN114853504A - 一种氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将钨酸钴基陶瓷结晶釉施加于陶瓷本体表面；将施加钨酸钴基陶瓷结晶釉后的陶瓷本体烧成；将烧成后的陶瓷本体与含氮粉体在惰性气氛下煅烧，得到所述氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷釉料领域，具体涉及一种氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品及其制备方法。
背景技术
结晶釉是一种具有良好装饰效果的艺术陶瓷釉，其基本特征是釉面上分布着各种形状的晶花，这些晶花不是人为地事先描绘或粘贴上去的，而是利用釉熔体中的成核物质在饱和状态下，通过快速冷却或适当保温而自然生成的，釉面风格自然美观，颇受消费者的喜爱。结晶釉按照晶形形态，可分为菊花状、放射状、条状、水花状、星形状、松针状、螺旋状、闪星状、颗粒状、羽毛状等；按烧成温度分为烧成温度在1300℃左右的高温结晶釉和烧成温度在710-900℃的低温结晶釉。
发明内容
本发明的技术目的在于提出一种氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品及其制备方法，所述氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品具有优异的光催化效果，可催化降解甲苯和苯甲酸等有机物，烧成后形成的釉面呈现为蓝色。如将钨酸钴替换为氧化钴，则不能起到同样的催化降解效果。
第一方面，本发明提供一种氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：
将钨酸钴基陶瓷结晶釉施加于陶瓷本体表面；所述钨酸钴基陶瓷结晶釉的原料组成包括：以质量百分比计，粉料A 70～90％、钨酸钴8～10％和高岭土8～10％；粉料A的原料组成包括：以质量百分比计，SiO2 15～25％、AlPO4 16～22％、CoC2O4 6～10％、石英15～20％、Li3PO4 14～18％、Na3PO4 8～13％、K3PO4 7～9％、CaO 5～8％；
将施加钨酸钴基陶瓷结晶釉后的陶瓷本体烧成；
将烧成后的陶瓷本体与含氮粉体在惰性气氛下煅烧，得到所述氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品。
传统氧化物例如氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化钠等组成的釉料组合物，结晶组分不易在釉层表面充分暴露，釉的活性成分不易展现良好的光催化活性。相较于氧化物体系的釉料组合物，磷酸盐体系的底釉组分在高温下具有不同的熔融液态粘度和金属离子扩散速率，在此条件下，结晶釉组分的取向生长速度和在整体结晶釉层内的法向分布会呈现出明显变化。具体为，在磷酸盐基底釉体系下，钨酸钴基结晶釉的取向生长会在釉层表面优先分布，并形成一维取向，可为高活性结晶釉体系的充分暴露和生长提供条件。在上述磷酸盐为主要体系的钨酸钴基结晶釉中引入二氧化硅，可以提高熔融温度，拓宽熔融温度范围，减少釉的流动性，降低热膨胀系数，增大釉面硬度；而CoC2O4(草酸钴)的作用是促进钨酸钴在釉料高温液态环境成核和提高晶化速率，进而得到显著取向生长的钨酸钴结晶体。如果在所述钨酸钴基结晶釉中省略草酸钴的使用，会导致钨酸钴结晶釉的成核速率和晶化生长速率严重受限，即使在相同的烧成条件下也难以得到明显的晶花效果。另外，通过将烧成后的陶瓷本体与尿素在惰性气氛下煅烧，可以把氮元素以固溶体的形式嵌入釉面的玻璃相表面，在反复催化循环中借助氮掺杂稳定表面阳离子迁移，保持结构活性，进而提高降解效率。
较佳地，所述粉料A为熔块形式的粉料；优选地，所述熔块的制备过程为：按照粉料A的原料组成混合均匀后过筛于第一温度保温30～60分钟，继续于第二温度保温5～25分钟，然后于第三温度保温10～20分钟，再经淬冷、破碎得到熔块；其中，第一温度为500～700℃，第二温度为600～800℃，第三温度为1000～1100℃；更优选地，第二温度比第一温度高50～200℃。
较佳地，所述钨酸钴基陶瓷结晶釉在高温烧成环境下生成片针状的钨酸钴晶体。
较佳地，所述钨酸钴晶体具有一维取向生长的特征。
较佳地，最高烧成温度为1100～1300℃，烧成周期为110～170分钟。
较佳地，煅烧的惰性气氛为氩气。
较佳地，煅烧温度为400～800℃，煅烧时间为30～90分钟。
较佳地，将所述钨酸钴基陶瓷结晶釉以釉浆的形式施加于陶瓷本体表面；所述釉浆除了钨酸钴基陶瓷结晶釉以外，还包括分散剂和水；优选地，水占釉浆的质量百分含量为40～60％，分散剂占釉浆的质量百分含量为0.1～0.5％。
较佳地，釉浆在陶瓷本体表面形成0.05～0.3mm的结晶釉层。
第二方面，本发明提供上述任一项所述的制备方法获得的氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品。
附图说明
图1是实施例1釉层的XRD图；
图2是实施例1-3和对比例1釉层在紫外可见光下对甲苯的光催化降解图；
图3是实施例1-3和对比例1釉层在紫外可见光下对苯甲酸的光催化降解图。
具体实施方式
通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。在没有特殊说明的情况下，各百分含量指质量百分含量。以下示例性说明本发明所述氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品的制备方法。
将钨酸钴基陶瓷结晶釉施加于陶瓷本体表面。陶瓷本体的组成和规格没有特别限定，可采用本领域常用的建筑陶瓷本体。
所述钨酸钴基陶瓷结晶釉包括：以质量百分比计，粉料A 70～90％、钨酸钴8～10％和高岭土8～10％。现有技术提到采用氧化钴作为色料，并使用长石、黏土等矿物来形成结晶釉，但是这种方法得到的结晶釉晶核成核速度较低，在短时间内难以直接成核生长，而且在高温条件下的保温时间需要达到4～8小时以上，烧成总周期在15小时以上。本发明所述酸钴基陶瓷结晶釉的晶花形貌易控制，在高温(通常1100～1300℃)下的保温时间仅为5～20分钟，烧成周期在110～170分钟，极大程度上节省了能耗。
粉料A为结晶釉底釉的主成分。粉料A的原料组成包括：以质量百分比计，SiO2 15～25％、AlPO4 16～22％、CoC2O4 6～10％、石英15～20％、Li3PO4 14～18％、Na3PO4 8～13％、K3PO4 7～9％和CaO 5～8％。粉料A在高温环境下提供活性钨酸钴结晶成核生长的液态环境，让其能以较快的速率生长。如果粉料A的组成超出上述范围，会导致结晶釉的晶花不易成核生长，晶花尺寸变小，装饰效果变差，催化降解效果显著受限。如果将粉料A替换为传统的长石、粘土，会导致结晶釉中钨酸钴晶粒尺寸过小甚至无法生长，当然也难以获得取向生长结构。
粉料A在结晶釉中的质量百分比是70～90％。如果粉料A在结晶釉中的质量百分比低于70％，则结晶组分在高温熔融状态下无法有效迁移生长，结晶成核不易，晶核尺寸不均，会导致结晶釉装饰效果变差。如果粉料A在结晶釉中的质量百分比高于90％，则会导致生成的晶花容易被溶解，晶花数量少，装饰效果差。
优选地，所述粉料A为熔块形式的粉料。虽然将粉料A制备成生料也可以促进结晶，但是会导致结晶釉的晶花生长很难控制，重复性极差，晶花尺寸受限，催化效果同样也受到限制。而熔块在制备过程中会将原料先进行加热使得底釉提前玻璃化，所以熔块形式的粉料A比生料的混合均匀性更佳，成核生成的晶花尺寸和成分都更加均匀。
将粉料A以生料形式直接使用不能实现结晶效果和催化效果同时优异。理由是熔块粉料比生料混合更均匀，成核生成晶花分布也更均匀。同时，熔块粉料也可降低烧成温度，扩大烧成范围。熔块的熔制温度较高，使得各种原料在高温下充分反应和熔融，转化成玻璃状物质，在烧成时二次再熔，降低了釉料的熔点，扩大了釉的熔融范围，为生产控制带来方便。而且，熔块形式的粉料相比生料提高了釉面质量，降低釉料收缩。制作熔块时，会使得原料中能分解的物质及某些挥发物预先排出，在釉烧时不再出现这些过程，减少了针孔缺陷。同时，经熔制后的釉料，釉烧时烧失量很小，几乎不收缩，能更好地与坯体相适应，减少滚釉、缩釉等缺陷。因此本发明所得钨酸钴基结晶釉呈色均匀，着色效能提高，增加釉的稳定性、悬浮性和与坯体的黏着性，减少气泡。生料虽然可实现结晶，有一定的催化效果，但是获得结晶釉的晶核生长很难控制，重复性极差，晶花大小受限，催化效果明显受限。
按照粉料A的原料组成称量各原料，混合、研磨、过筛得到混合物。所述混合方式可为干混。过筛的目数为30～100目。将混合物装入坩埚，放入电炉中在第一温度保温30～60分钟，继续在第二温度保温5～25分钟，然后在第三温度保温10～20分钟，取出倒入水中淬冷制得熔块；其中，第一温度为500～700℃，第二温度为600～800℃，第三温度为1000～1100℃；优选地，第二温度比第一温度高50～200℃。将熔块从水中取出，烘干后放入球磨罐中，球石取径粒尺寸5～20mm，转速100～400转/分钟。控制物料：磨球的质量比例为1:2～1:4，研磨1～4小时后过100～300目筛，烘干备用。将粉料A制备成细粒径的熔块，促使粉料A的成分在高温条件下充分均匀分布。细化程度利于晶花生长均匀程度。
钨酸钴在结晶釉中作为活性材料，起到光催化作用。钨酸钴含量过多或过少，光催化效果均会显著减弱。钨酸钴含量少，则晶花少，则光催化降解组分减少，催化效果减弱；钨酸钴含量多则虽然成核晶花多，在成核时却相互重叠，导致分布不均，同样影响装饰效果和光催化效果。
不可以将钨酸钴设计在粉料A的组成中，因为钨酸钴加入粉料A会使钨酸钴在制备熔块过程中提前成核生长，导致结晶釉在高温烧成时无法长出取向结晶结构。
高岭土的成分为Al2O3·2SiO2·2H2O。高岭土可以在高温下提高釉料的熔融温度并改善悬浮性使釉料不易沉降。若高岭土的含量过少，则不能有效保证釉料的分散均匀性及稳定性；若高岭土含量过大，则釉料活性成分容易被高岭土包裹而无法暴露，导致结晶釉的催化降解性能受限。
制备所述钨酸钴基陶瓷结晶釉。将粉料A、钨酸钴和高岭土混合均匀并于球磨罐中磨细。球磨过程中，控制物料：磨球：水的质量比为1：1：1，研磨1～6小时后过300目筛，烘干备用。
将施加钨酸钴基结晶釉后的陶瓷本体烧成。经辊道窑氧化焰烧成，优选为快速烧成。最高烧成温度为1100～1300℃，烧成周期为110～170分钟。最高烧成温度的保温时间可为5～20分钟。
可以将钨酸钴基结晶釉制备成釉浆的形式施加于陶瓷本体表面。所述釉浆中除了钨酸钴基结晶釉以外，还包括水和分散剂。釉浆中水的质量百分含量为40～60％，分散剂的质量百分含量为0.1～0.5％。所述分散剂包括但不限于聚丙烯酸铵盐等。通过搅拌使得釉浆中各成分分散均匀。釉浆在陶瓷本体表面形成0.05～0.3mm的结晶釉层。此时烧成前可以先对陶瓷本体进行干燥。例如在50～100℃干燥。
将烧成后的陶瓷本体与含氮粉体在惰性气氛下煅烧，得到所述氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品。可以将含氮粉体平铺在烧成后的陶瓷本体表面。含氮粉体中氮元素的质量百分含量可为20～70％。一些技术方案中将尿素粉体平铺在烧成后的陶瓷本体表面。每100cm2的陶瓷本体表面可使用0.5～2.0g尿素粉体。在实际使用中尿素粉体还可以替换为三聚氰胺等。可以在氩气气氛下于400～800℃保温30～90min，这样可以控制含氮粉体的分解速度和氮掺杂。
在施加钨酸钴基陶瓷结晶釉的陶瓷本体表面铺上含氮粉体然后再进行烧成。因为这样会影响钨酸钴的晶体生长和玻璃相结构形成，而无法达到预期的实现良好结晶形貌的同时还把氮元素掺杂在玻璃相结构表面以进一步促进光催化效果。同样地，将含氮粉体作为钨酸钴基陶瓷结晶釉的组成，也不能实现上述效果。
还发现将烧成后的陶瓷本体直接在氮气气氛下煅烧，也不能达到预期的氮掺杂效果。因为氮气是惰性气体，氮气中的氮原子活性较差，无法实现上述的氮掺杂效果。
所述氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品能够在光照条件经过4小时的催化降解后对有甲苯、苯甲酸等有机物具有优异的分解性能，对甲苯和苯甲酸的降解率可以达到90％以上，对家居环境净化起到明显的促进作用，对提高环境质量，提高人民生活水平具有重要意义。不仅如此，所述结晶釉面还具有优异的表面装饰效果好。釉面呈现蓝色，颜色美观，遮盖能力强，釉面平整、光滑、无针孔等缺陷。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。实施例中的石英采用分析纯石英砂，颗粒度主要为25～50目；实施例中的SiO2采用分析纯的二氧化硅粉。
实施例1
氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品的制备方法包括以下步骤：
1)制备A料。按照如下质量化学组分配比进行配料：SiO2 18％、AlPO4 16％、CoC2O410％、石英15％、Li3PO4 14％、Na3PO4 10％、K3PO4 9％、CaO 8％。将上述原料干混并研磨，过100目筛得到混合物，装入坩埚中，放入电炉中在700℃保温60分钟，在800℃保温10分钟，在1100℃保温20分钟，取出倒入水中淬冷制得熔块。将熔块从水中取出，烘干后放入球磨罐中，磨球按照质量比取粒径5mm、15mm、20mm的球石各1/3，转速300转/分钟，控制物料：磨球的质量比例为1:4，研磨4小时后过300目筛，烘干备用，记为A料。
2)制备B料。将上述A料、钨酸钴和高岭土按照质量比为A料：钨酸钴：高岭土＝80％：10％：10％进行配料，混合均匀并于球磨罐中，磨球按照质量比取粒径5mm、15mm、20mm的球石各1/3，转速300转/分钟，控制物料：磨球的质量比例为1:4，研磨10小时后过300目筛，记为B料。
3)将B料加入水搅拌混匀配制成釉浆同时加入聚丙烯酸铵盐作为分散剂，釉浆中水的质量百分含量为60％，聚丙烯酸铵盐的质量百分含量为0.5％。
4)将上述配制好的釉浆施釉于陶瓷表面，施釉厚度控制在0.3mm，在100℃干燥后经辊道窑氧化焰烧成，在低温500℃保温25分钟，升温至1200℃保温20分钟，烧成周期控制在165分钟。
5)将尿素粉体平铺在烧成后的陶瓷本体表面，每100cm2的陶瓷本体表面使用0.5g尿素粉体，在惰性气氛下于400℃煅烧90分钟，得到所述氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品。
实施例2
氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品的制备方法包括以下步骤：
1)制备A料。按照如下质量化学组分配比进行配料：SiO2 18％、AlPO4 16％、CoC2O410％、石英15％、Li3PO4 14％、Na3PO4 10％、K3PO4 9％、CaO 8％。将上述原料干混并研磨，过100目筛得到混合物，装入坩埚中，放入电炉中在700℃保温60分钟，在800℃保温10分钟，在1100℃保温20分钟，取出倒入水中淬冷制得熔块。将熔块从水中取出，烘干后放入球磨罐中，磨球按照质量比取粒径5mm、15mm、20mm的球石各1/3，转速300转/分钟，控制物料：磨球的质量比例为1:4，研磨4小时后过300目筛，烘干备用，记为A料。
2)制备B料。将上述A料、钨酸钴和高岭土按照质量比为A料：钨酸钴：高岭土＝80％：10％：10％进行配料，混合均匀并于球磨罐中，磨球按照质量比取粒径5mm、15mm、20mm的球石各1/3，转速300转/分钟，控制物料：磨球的质量比例为1:4，研磨10小时后过300目筛，记为B料。
3)将B料加入水搅拌混匀配制成釉浆同时加入聚丙烯酸铵盐作为分散剂，釉浆中水的质量百分含量为60％，聚丙烯酸铵盐的质量百分含量为0.5％。
4)将上述配制好的釉浆施釉于陶瓷表面，施釉厚度控制在0.3mm，在100℃干燥后经辊道窑氧化焰烧成，在低温500℃保温25分钟，升温至1200℃保温20分钟，烧成周期控制在165分钟。
5)将尿素粉体平铺在烧成后的陶瓷本体表面，每100cm2的陶瓷本体表面使用1.5g尿素粉体，在惰性气氛下于600℃煅烧60分钟，得到所述氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品。
实施例3
氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品的制备方法包括以下步骤：
1)制备A料。按照如下质量化学组分配比进行配料：SiO2 18％、AlPO4 16％、CoC2O410％、石英15％、Li3PO4 14％、Na3PO4 10％、K3PO4 9％、CaO 8％。将上述原料干混并研磨，过100目筛得到混合物，装入坩埚中，放入电炉中在700℃保温60分钟，在800℃保温10分钟，在1100℃保温20分钟，取出倒入水中淬冷制得熔块。将熔块从水中取出，烘干后放入球磨罐中，磨球按照质量比取粒径5mm、15mm、20mm的球石各1/3，转速300转/分钟，控制物料：磨球的质量比例为1:4，研磨4小时后过300目筛，烘干备用，记为A料。
2)制备B料。将上述A料、钨酸钴和高岭土按照质量比为A料：钨酸钴：高岭土＝80％：10％：10％进行配料，混合均匀并于球磨罐中，磨球按照质量比取粒径5mm、15mm、20mm的球石各1/3，转速300转/分钟，控制物料：磨球的质量比例为1:4，研磨10小时后过300目筛，记为B料。
3)将B料加入水搅拌混匀配制成釉浆同时加入聚丙烯酸铵盐作为分散剂，釉浆中水的质量百分含量为60％，聚丙烯酸铵盐的质量百分含量为0.5％。
4)将上述配制好的釉浆施釉于陶瓷表面，施釉厚度控制在0.3mm，在100℃干燥后经辊道窑氧化焰烧成，在低温500℃保温25分钟，升温至1200℃保温20分钟，烧成周期控制在165分钟。
5)将尿素粉体平铺在烧成后的陶瓷本体表面，每100cm2的陶瓷本体表面使用2.0g尿素粉体，在惰性气氛下于800℃煅烧30分钟，得到所述氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品。
对比例1
制备陶瓷砖产品：
1)制备A料。按照如下质量化学组分配比进行配料：SiO2 18％、AlPO4 16％、CoC2O410％、石英15％、Li3PO4 14％、Na3PO4 10％、K3PO4 9％、CaO 8％。将上述原料干混并研磨，过100目筛得到混合物，装入坩埚中，放入电炉中在700℃保温60分钟，在800℃保温10分钟，在1100℃保温20分钟，取出倒入水中淬冷制得熔块。将熔块从水中取出，烘干后放入球磨罐中，磨球按照质量比取粒径5mm、15mm、20mm的球石各1/3，转速300转/分钟，控制物料：磨球的质量比例为1:4，研磨4小时后过300目筛，烘干备用，记为A料。
2)制备B料。将上述A料、钨酸钴和高岭土按照质量比为A料：钨酸钴：高岭土＝80％：10％：10％进行配料，混合均匀并于球磨罐中，磨球按照质量比取粒径5mm、15mm、20mm的球石各1/3，转速300转/分钟，控制物料：磨球的质量比例为1:4，研磨10小时后过300目筛，记为B料。
3)将B料加入水搅拌混匀配制成釉浆同时加入聚丙烯酸铵盐作为分散剂，釉浆中水的质量百分含量为60％，聚丙烯酸铵盐的质量百分含量为0.5％。
4)将上述配制好的釉浆施釉于陶瓷表面，施釉厚度控制在0.3mm，在100℃干燥后经辊道窑氧化焰烧成，在低温500℃保温25分钟，升温至1200℃保温20分钟，烧成周期控制在165分钟，制得陶瓷产品。
对实施例1的陶瓷产品釉层进行XRD分析，所得结果如图1所示。可以看出在陶瓷砖表面形成的结晶釉显现出三个最强衍射峰，与PDF卡片对比知为CoWO4。
将陶瓷砖洗净、烘干，并在其表面均匀地涂上一定量的苯甲酸的乙醇溶液，低温烘至恒重。紫外灯固定在样品瓷砖上方适当位置。实验时每隔一定的时间取出样品重量，以研究苯甲酸降解随辐照时间的变化得出降解曲线。实验条件：辐照强度3.0mW/cm2，主波长253.7nm，温度波动±0.1℃，湿度波动±1％。纵坐标苯甲酸残留量＝苯甲酸残留浓度/苯甲酸初始浓度。降解对象为甲苯时，将苯甲酸相应替换为甲苯即可。
将对比例1、实施例1、实施例2、实施例3制得的含有结晶釉的陶瓷产品进行光催化测试。采用BL-GHX-V型光催化仪(比郎生物科技有限公司)对样品的光催化性能进行测试。
图2是每100cm2的陶瓷本体表面使用0g尿素粉体(对比例1)、每100cm2的陶瓷本体表面使用0.5g尿素粉体(实施例1)、每100cm2的陶瓷本体表面使用1.5g尿素粉体(实施例2)、每100cm2的陶瓷本体表面使用2.0g尿素粉体(实施例3)的光催化降解甲苯的性能图。
图3每100cm2的陶瓷本体表面使用0g尿素粉体(对比例1)、每100cm2的陶瓷本体表面使用0.5g尿素粉体(实施例1)、每100cm2的陶瓷本体表面使用1.5g尿素粉体(实施例2)、每100cm2的陶瓷本体表面使用2.0g尿素粉体(实施例3)的光催化降解苯甲酸的性能图。
可以看出，在同样的催化条件下甲苯残留量排列顺序为：每100cm2的陶瓷本体表面使用0g尿素粉体(对比例1)＞每100cm2的陶瓷本体表面使用0.5g尿素粉体(实施例1)＞每100cm2的陶瓷本体表面使用2.0g尿素粉体(实施例3)＞每100cm2的陶瓷本体表面使用1.5g尿素粉体(实施例2)。与之近似地，在同样的催化条件下苯甲酸残留量排列顺序为：每100cm2的陶瓷本体表面使用0g尿素粉体(对比例1)＞每100cm2的陶瓷本体表面使用0.5g尿素粉体(实施例1)＞每100cm2的陶瓷本体表面使用2.0g尿素粉体(实施例3)＞每100cm2的陶瓷本体表面使用1.5g尿素粉体(实施例2)。例如降解4h后氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品的甲苯残留量和苯甲酸残留量均比不掺杂氮的钨酸钴基光催化陶瓷产品降低20％以上。
Claims (10)
1.一种氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将钨酸钴基陶瓷结晶釉施加于陶瓷本体表面；所述钨酸钴基陶瓷结晶釉的原料组成包括：以质量百分比计，粉料A 70～90%、钨酸钴 8～10%和高岭土8～10%；粉料A的原料组成包括：以质量百分比计，SiO2 15～25%、AlPO4 16～22%、CoC2O4 6～10%、石英15～20%、Li3PO4 14～18%、Na3PO4 8～13%、K3PO4 7～9%、CaO 5～8%；
将施加钨酸钴基陶瓷结晶釉后的陶瓷本体烧成；
将烧成后的陶瓷本体与含氮粉体在惰性气氛下煅烧，得到所述氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粉料A为熔块形式的粉料；优选地，所述熔块的制备过程为：按照粉料A的原料组成混合均匀后过筛于第一温度保温30～60分钟，继续于第二温度保温5～25分钟，然后于第三温度保温10～20分钟，再经淬冷、破碎得到熔块；其中，第一温度为500～700℃，第二温度为600～800℃，第三温度为1000～1100℃；更优选地，第二温度比第一温度高50～200℃。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钨酸钴基陶瓷结晶釉在高温烧成环境下生成片针状的钨酸钴晶体。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述钨酸钴晶体具有一维取向生长的特征。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，最高烧成温度为1100～1300℃，烧成周期为110～170分钟。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，煅烧的惰性气氛为氩气。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，煅烧温度为400～800℃，煅烧时间为30～90分钟。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述钨酸钴基陶瓷结晶釉以釉浆的形式施加于陶瓷本体表面；所述釉浆除了钨酸钴基陶瓷结晶釉以外，还包括分散剂和水；优选地，水占釉浆的质量百分含量为40～60%，分散剂占釉浆的质量百分含量为0.1～0.5%。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，釉浆在陶瓷本体表面形成0.05～0.3mm的结晶釉层。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的制备方法获得的氮掺杂促进钨酸钴基光催化陶瓷活性产品。
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2022
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|---|
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