專利名稱：在基材上形成雜氮納米二氧化鈦光催化活性劑涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于涂裝領(lǐng)域，特別涉及一種利用等離子噴涂技術(shù)，在基材上形成雜氮納米二氧化鈦光催化活性劑涂層的方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，環(huán)境污染問(wèn)題已日趨嚴(yán)重，各國(guó)政府都將環(huán)境污染治理列為重要事情，紛紛投入巨資用于環(huán)境材料及環(huán)境治理技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。1976年J.H.Cary等人報(bào)導(dǎo)了在紫外光的照射下，具有光催化氧化作用的TiO2可以使難降解的有機(jī)化合物氯聯(lián)苯脫氯，光催化降解技術(shù)逐漸引起了廣泛重視，它為解決環(huán)境污染問(wèn)題提供了新的良好途徑，具有其它方法難以比擬的優(yōu)越性。光催化降解技術(shù)在常溫、常壓下就可進(jìn)行，能夠徹底破壞有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染物，并使之完全氧化為CO2、H2O等無(wú)害物質(zhì)，凈化了環(huán)境，避免了再次污染，是一種理想的環(huán)境友好型治理技術(shù)。
目前，可用于光催化降解污染物的催化劑多為N型半導(dǎo)體材料的金屬氧化物，比較而言，銳鈦礦型TiO2在物理、化學(xué)和生物學(xué)等方面具有其它半導(dǎo)體材料無(wú)法比擬的優(yōu)越性，而作為光催化技術(shù)的首選材料，已在水處理和空氣凈化方面得到應(yīng)用。由于TiO2具有高活性、安全無(wú)毒、耐化學(xué)及光腐蝕、難溶、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境治理領(lǐng)域里已被眾多研究者認(rèn)為是最具有開(kāi)發(fā)前景的環(huán)境友好型光催化材料。雖然半導(dǎo)體TiO2作為光催化材料具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，然而TiO2的禁帶較寬(Eg＝3.2eV)，只能被紫外光激發(fā)，相當(dāng)于太陽(yáng)光中波長(zhǎng)小于387.5nm區(qū)間的光所激發(fā)，而這個(gè)區(qū)間的光能僅占太陽(yáng)能的1～2％左右。窄禁帶半導(dǎo)體材料，雖然能被可見(jiàn)光激發(fā)，但它們?nèi)菀自馐芄飧g且可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，不是理想的光催化材料。所以，對(duì)于TiO2光催化材料，如何能夠更有效地使用太陽(yáng)能激發(fā)是一個(gè)具有理論意義和應(yīng)用前景的研究項(xiàng)目。
在本發(fā)明人進(jìn)行有關(guān)研究工作時(shí)，Asahi，R.等人報(bào)導(dǎo)了[Visile-lightphotocatalysis in nitrogen-doped titanium oxides，Science，2001，v293(5528)，269-271]用濺射的方式將TiO2進(jìn)行N元素?fù)诫s，結(jié)果得到了TiO(2-x)Nx膜和粉體材料，該材料使用可見(jiàn)光區(qū)≤500nm的光能激發(fā)后，具有高的光催化反應(yīng)性。
等離子噴涂是在一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的噴槍中，利用電弧放電的能量把工作氣體(氬氣、氮?dú)饣驓錃獾?電離，隨即產(chǎn)生一股具有高溫(20000～30000℃)、高速(速度≥1000米/秒)的等離子焓流。將要噴涂的材料的粉末用專門的送粉器在載氣的推動(dòng)下均勻的送入高溫、高速的等離子焓流中，粉末被迅速加熱，快速噴射出來(lái)，撞擊到欲噴涂的工件上，形成涂層。由于等離子火焰具有高溫、高速和氣氛可控等特點(diǎn)，因此它幾乎可以噴涂所有的材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在基材上形成雜氮納米二氧化鈦[TiO(2-x)Nx](0＜x＜2)光催化活性劑涂層的方法，該光催化劑在可見(jiàn)光的激發(fā)下可以引發(fā)光催化反應(yīng)。
本發(fā)明的在基材上形成雜氮納米二氧化鈦光催化活性劑涂層的方法，其步驟包括(1).以惰性氣體如氮?dú)?N2)、氬氣(Ar)、氪氣(Kr)或它們的混合氣體等為送粉氣；以氨氣(NH3)和氬氣(Ar)的混合氣體、氮?dú)?N2)和氬氣(Ar)的混合氣體、氮?dú)?N2)和氫氣(H2)的混合氣體、氮?dú)?N2)和氧氣(O2)的混合氣體或氮?dú)?N2)、氫氣(H2)和氬氣(Ar)三種氣體的混合氣體為工作氣體；(2).對(duì)基材表面進(jìn)行清潔和/或拋光處理，在溫度為200～600℃預(yù)熱后，使用等離子噴涂設(shè)備，用步驟(1)的送粉氣和工作氣體將納米二氧化鈦粉體噴涂在基材表面，在噴涂納米二氧化鈦粉體的同時(shí)進(jìn)行氮元素的摻雜，摻雜量為氮元素占TiO2的重量百分比為0.1～18wt％，在基材表面便形成雜氮納米二氧化鈦[TiO(2-x)Nx]膜，0＜x＜2；摻雜時(shí)工作氣體的壓力為0.5～0.8Mpa，總氣流量為30.0～50.0M3/h。
(3).將步驟(2)覆蓋有雜氮納米二氧化鈦膜的基材在溫度為500～600℃下進(jìn)行燒結(jié)2～4h，當(dāng)雜氮納米二氧化鈦膜徹底固化后，即可得到結(jié)合牢固、穩(wěn)定，可利用可見(jiàn)光誘發(fā)光催化反應(yīng)，具有較高光催化活性的雜氮納米二氧化鈦涂層。
本發(fā)明所述的基材可以是各種形式的金屬板、陶瓷板、玻璃板或以三者為主要成分的各種形狀的基材，如金屬網(wǎng)、多孔陶瓷或玻璃珠等；所述的金屬板包括鋼板、鋁板、鈦板、銅板或鋅板。
本發(fā)明所述的二氧化鈦為銳鈦礦型、金紅石礦型或二者的混合礦型。
本發(fā)明所述的納米二氧化鈦粉體的團(tuán)聚體的粒徑分布范圍大約在10～80nm，可直接進(jìn)行納米粉體的噴涂，若將納米粉體造粒為200～350目(Mesh)后再送粉，則噴涂更加容易。
本發(fā)明所述的工作氣體可以為工業(yè)級(jí)純度的氨氣(NH3)和氬氣(Ar)的混合氣體，氨氣∶氬氣的體積比為1.5～2.5∶1；氮?dú)?N2)和氬氣(Ar)的混合氣體，氮?dú)狻脷鍤獾捏w積比為0.5～1.0∶1；氮?dú)?N2)和氫氣(O2)的混合氣體，氮?dú)狻醚鯕獾捏w積比為0.05～0.2∶1；氮?dú)?N2)和氫氣(H2)的混合氣體，氫氣∶氮?dú)獾捏w積比為0.25～1.0∶1；氮?dú)?N2)、氫氣(H2)和氬氣(Ar)三種氣體的混合氣體，氮?dú)狻脷錃狻脷鍤獾捏w積比為0.5～1.0∶1∶1。
本發(fā)明的等離子噴涂是將納米二氧化鈦粉體噴涂到基材上的同時(shí)，便產(chǎn)生雜氮納米二氧化鈦[TiO(2-x)Nx](0＜x＜2)，可采用連續(xù)或間斷式噴涂，涂層厚度一般在0.5～1.2μm。
本發(fā)明所述的等離子體噴涂設(shè)備的放電形式為氣體放電，包括直流放電、低頻放電、高頻放電或微波放電等類型。
本發(fā)明所使用的等離子噴涂設(shè)備是采用內(nèi)送粉式噴槍；本發(fā)明所述的等離子噴涂設(shè)備的噴涂參數(shù)噴距為60～300mm；送粉流量為35～100g/min；噴涂時(shí)的噴槍功率為20～50kW。
本發(fā)明人在使用等離子噴涂設(shè)備進(jìn)行粉體涂層及固化技術(shù)試驗(yàn)時(shí)，如果使用氨氣來(lái)送粉并進(jìn)行氮元素?fù)诫s，這樣，同時(shí)可完成粉體噴涂、氮元素?fù)诫s和涂層固化三項(xiàng)過(guò)程，使粉體TiO2能夠簡(jiǎn)單而方便地附載及固化在基材上，同時(shí)提高了太陽(yáng)光能的利用率。結(jié)果試驗(yàn)得到了較滿意的效果。
如當(dāng)用NH3氮化TiO2時(shí)，化學(xué)反應(yīng)式為(1)(2)(3)(4)其中式(3)中，字母a，b，c，d代表摩爾數(shù)。
根據(jù)化學(xué)熱力學(xué)基本原理，當(dāng)反應(yīng)的吉布斯(Gibbs′)自由能變化(ΔG)小于零時(shí)，反應(yīng)即可發(fā)生，經(jīng)查實(shí)，反應(yīng)(1)、(2)、(3)發(fā)生時(shí)的最低溫度分別為181℃、987℃和805℃，這樣將TiO2氮化為TiN的溫度應(yīng)在987℃及以上，但實(shí)際的反應(yīng)在低于這個(gè)溫度下已有TiN納米晶生成，我們認(rèn)為這可能與所使用的TiO2為納米顆粒以及等離子態(tài)有關(guān)，是可以給出滿意的解釋的。在使用等離子進(jìn)行噴涂時(shí)，這一溫度是完全可以達(dá)到的。
這里的TiOx可能是TiO、Ti2O3或其它還原態(tài)氧化鈦，如Ti3O5等。當(dāng)TiO2還原為TiOx時(shí)，這個(gè)過(guò)程促進(jìn)TiN在其表面聚集，從而形成氮納米二氧化鈦[TiO(2-x)Nx]。所形成的膜具有高硬度和高耐磨性，這也說(shuō)明TiN納米晶與TiO2基材以強(qiáng)鍵相結(jié)合。
本發(fā)明人進(jìn)一步使用氮?dú)?N2)和氬氣(Ar)的混合氣體為工作氣體，或使用氮?dú)?N2)和氫氣(H2)的混合氣體，或使用氮?dú)?N2)和氧氣(O2)的混合氣體，或使用氮?dú)?N2)、氫氣(H2)和氬氣(Ar)三種氣體的混合氣體，在控制混合氣體的比例在適當(dāng)?shù)姆秶戮茉趪娡考{米TiO2粉體的同時(shí)，便形成雜氮納米二氧化鈦[TiO(2-x)Nx](0＜x＜2)，隨即便將其噴涂在基材上。
本發(fā)明人在使用超聲波的工作頻率為20Hz時(shí)對(duì)噴涂后的基板進(jìn)行超聲處理30min，檢測(cè)噴涂樣品的附著結(jié)合情況，結(jié)果粉體脫落量小于涂層重量的5％。
本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單方便，所制備出的材料涂層牢固、穩(wěn)定，可大規(guī)模生產(chǎn)這種利用可見(jiàn)光誘發(fā)光催化反應(yīng)，并具有較高光催化活性的材料，該材料在環(huán)境保護(hù)、水處理、空氣凈化等光催化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1.本發(fā)明在基材上形成雜氮納米二氧化鈦光催化活性劑涂層的方法的操作示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，所列舉的實(shí)施例并非是限定性實(shí)施例。
實(shí)施例1先將金屬鋁板欲涂層側(cè)進(jìn)行拋光處理，而后將其加熱至500℃，恒溫3h后，使用等離子噴涂設(shè)備對(duì)其拋光的側(cè)面進(jìn)行噴涂平均粒徑為52.0nm的銳鈦礦相納米二氧化鈦粉體，同時(shí)進(jìn)行氮元素?fù)诫s，摻雜比例約為1wt％(N/TiO2wt％)。其中噴槍為內(nèi)送粉式噴槍，放電形式為直流放電。噴涂時(shí)使用的工作氣體為氨氣與氬氣的混合氣體，氣量比為NH3/Ar＝2∶1，工作氣體的壓力為0.5Mpa，總氣流量為40.0M3/h。其它參數(shù)為功率為27.5kW，送粉流量為60g/min，噴距200mm，控制涂層厚度約在1.0μm。噴完后，將該鋁板于溫度300℃下恒溫2h，自然冷卻至室溫，可得到涂覆在鋁板上的雜氮二氧化鈦涂層。在工作頻率20Hz的超聲儀上，對(duì)載帶有雜氮納米二氧化鈦涂層的鋁板進(jìn)行超聲處理120min，粉體脫落率≤2.5wt％。
實(shí)施例2先將玻璃片進(jìn)行清潔處理，而后將其加熱至200℃，恒溫4h后，使用等離子噴涂設(shè)備對(duì)其清潔面進(jìn)行噴涂平均粒徑為80.0nm的金紅石相納米二氧化鈦粉體，同時(shí)進(jìn)行氮元素?fù)诫s，摻雜比例約為8wt％(N/TiO2wt％)。其中噴槍為內(nèi)送粉式噴槍，放電形式為直流放電。噴涂時(shí)使用的工作氣體為氨氣與氬氣的混合氣體，氣量比為NH3/Ar＝1.5∶1，工作氣體的壓力為0.5Mpa，總氣流量為40.0M3/h。送粉氣為氬氣。其它參數(shù)為噴距250mm，送粉流量為50g/min，功率為25.0kW，控制涂層厚度約為0.8μm。噴完后，將該玻璃片于溫度300℃下恒溫3h，自然冷卻至室溫?？傻玫皆诓Ａ贤扛灿须s氮納米二氧化鈦的涂層。在超聲儀的工作頻率20Hz下，對(duì)載帶有雜氮納米二氧化鈦的玻璃片進(jìn)行超聲處理120min，粉體脫落率≤3.0wt％。
實(shí)施例3先將多孔陶瓷板進(jìn)行清潔處理，而后將其加熱至400℃，恒溫2h后，使用等離子噴涂設(shè)備對(duì)其進(jìn)行噴涂平均粒徑為62.0nm的銳鈦礦相與金紅石相混合相納米二氧化鈦粉體(A/R＝3/7)，同時(shí)進(jìn)行氮元素?fù)诫s。摻雜比例約為15wt％(N/TiO2wt％)。噴涂時(shí)使用氮?dú)?N2)和氬氣(Ar)的混合氣體為工作氣體，其混合氣體中氮?dú)獗葰鍤獾捏w積比為N2/Ar＝1∶1，工作氣體的壓力為0.7Mpa，總氣流量為45.0M3/h，使用氬氣為送粉氣體。其它參數(shù)為噴距200mm，送粉流量為30g/min，功率為40.5kW，控制涂層厚度約在1.0μm。噴完后，將該多孔陶瓷板于溫度400℃下恒溫2h，自然冷卻至室溫。在超聲儀工作頻率20Hz下，對(duì)載帶有雜氮納米二氧化鈦的多孔陶瓷板進(jìn)行超聲處理120min，粉體脫落率≤5.0wt％。
實(shí)施例4先將金屬鋁板欲涂層側(cè)進(jìn)行拋光處理，而后將其加熱至500℃，恒溫3h后，使用等離子噴涂設(shè)備對(duì)其拋光的側(cè)面進(jìn)行噴涂平均粒徑為30.0nm的銳鈦礦相納米二氧化鈦粉體，同時(shí)進(jìn)行氮元素?fù)诫s，摻雜比例約為0.12wt％(N/TiO2wt％)。噴涂時(shí)使用的工作氣體為氮?dú)?N2)和氫氣(O2)的混合氣體，其混合氣體中氮?dú)獗妊鯕獾捏w積比為N2/O2＝0.1∶1，工作氣體的壓力為0.6Mpa，總氣流量為35.0M3/h。其它參數(shù)為噴距200mm，使用氮?dú)鉃樗头蹥怏w，送粉流量為60g/min，功率為27.5kW，控制涂層厚度約在1.0μm。噴完后，將該鋁板于溫度300℃下恒溫2h，自然冷卻至室溫，可得到涂覆在鋁板上的雜氮二氧化鈦涂層。在工作頻率20Hz的超聲儀上，對(duì)載帶有雜氮納米二氧化鈦涂層的鋁板進(jìn)行超聲處理120min，粉體脫落率≤2.5wt％。
實(shí)施例5先將玻璃片進(jìn)行清潔處理，而后將其加熱至200℃，恒溫4h后，使用等離子噴涂設(shè)備對(duì)其清潔面進(jìn)行噴涂平均粒徑為58.0nm的金紅石相納米二氧化鈦粉體，同時(shí)進(jìn)行氮元素?fù)诫s，摻雜比例約為1wt％(N/TiO2wt％)。使用氮?dú)?N2)和氫氣(H2)的混合氣體為工作氣體，其混合氣體中氫氣比氮?dú)獾捏w積比為H2/N2＝0.75∶1。工作氣體的壓力為0.5Mpa，總氣流量為40.0M3/h。其它參數(shù)為噴距250mm，使用氮?dú)鉃樗头蹥怏w，送粉流量為50g/min，功率為25.0kW，控制涂層厚度約為0.8μm。噴完后，將該玻璃片于溫度300℃下恒溫3h，自然冷卻至室溫?？傻玫皆诓Ａ贤扛灿须s氮納米二氧化鈦的涂層。在超聲儀的工作頻率20Hz下，對(duì)載帶有雜氮納米二氧化鈦的玻璃片進(jìn)行超聲處理120min，粉體脫落率≤3.0wt％。
實(shí)施例6先將多孔陶瓷板進(jìn)行清潔處理，而后將其加熱至400℃，恒溫2h后，使用等離子噴涂設(shè)備對(duì)其進(jìn)行噴涂平均粒徑為60.0nm的銳鈦礦相與金紅石相混合相納米二氧化鈦粉體(A/R＝3/7)，同時(shí)進(jìn)行氮元素?fù)诫s，摻雜比例約為16wt％(N/TiO2wt％)。工作氣體為氮?dú)?N2)及氫氣(H2)和氬氣(Ar)三種氣體的混合氣體，其混合氣體中氮?dú)獗葰錃獗葰鍤獾捏w積比為N2/H2/Ar＝0.75∶1∶1。工作氣體的壓力為0.5Mpa，總氣流量為40.0M3/h。其它參數(shù)為噴距200mm，使用氮?dú)鉃樗头蹥怏w，送粉流量為30g/min，功率為40.5kW，控制涂層厚度約在1.0μm。噴完后，將該多孔陶瓷板于溫度400℃下恒溫2h，自然冷卻至室溫。在超聲儀工作頻率20Hz下，對(duì)載帶有雜氮納米二氧化鈦的多孔陶瓷板進(jìn)行超聲處理120min，粉體脫落率≤5.0wt％。
實(shí)施例7先將金屬鋁板欲涂層側(cè)進(jìn)行拋光處理，而后將其加熱至500℃，恒溫3h后，使用等離子噴涂設(shè)備對(duì)其拋光的側(cè)面進(jìn)行噴涂平均粒徑為20.0nm的銳鈦礦相納米二氧化鈦粉體，同時(shí)進(jìn)行氮元素?fù)诫s，摻雜比例約為3wt％(N/TiO2wt％)。工作氣體為氮?dú)?N2)及氫氣(H2)和氬氣(Ar)三種氣體的混合氣體，其混合氣體中氮?dú)獗葰錃獗葰鍤獾捏w積比為N2/H2/Ar＝0.5∶1∶1。工作氣體的壓力為0.7Mpa，總氣流量為40.0M3/h。其它參數(shù)為噴距200mm，使用氪氣為送粉氣體，送粉流量為60g/min，功率為27.5kW，控制涂層厚度約在1.0μm。噴完后，將該鋁板于溫度300℃下恒溫2h，自然冷卻至室溫，可得到涂覆在鋁板上的雜氮二氧化鈦涂層。在工作頻率20Hz的超聲儀上，對(duì)載帶有雜氮納米二氧化鈦涂層的鋁板進(jìn)行超聲處理120min，粉體脫落率≤2.5wt％。
實(shí)施例8先將玻璃片進(jìn)行清潔處理，而后將其加熱至200℃，恒溫4h后，使用等離子噴涂設(shè)備對(duì)其清潔面進(jìn)行噴涂平均粒徑為26.0nm的金紅石相納米二氧化鈦粉體，同時(shí)進(jìn)行氮元素?fù)诫s，摻雜比例約為0.13wt％(N/TiO2wt％)。使用氮?dú)?N2)和氫氣(H2)的混合氣體為工作氣體，其混合氣體中氫氣比氮?dú)獾捏w積比為H2/N2＝0.5∶1。工作氣體的壓力為0.5Mpa，總氣流量為35.0M3/h。其它參數(shù)為噴距250mm，使用氪氣為送粉氣體。其它參數(shù)為噴距250mm，送粉流量為50g/min，功率為25.0kW，控制涂層厚度約為0.8μm。噴完后，將該玻璃片于溫度300℃下恒溫3h，自然冷卻至室溫?？傻玫皆诓Ａ贤扛灿须s氮納米二氧化鈦的涂層。在超聲儀的工作頻率20Hz下，對(duì)載帶有雜氮納米二氧化鈦的玻璃片進(jìn)行超聲處理120min，粉體脫落率≤3.0wt％。
實(shí)施例9先將多孔陶瓷板進(jìn)行清潔處理，而后將其加熱至400℃，恒溫2h后，使用等離子噴涂設(shè)備對(duì)其進(jìn)行噴涂平均粒徑為24.0nm的銳鈦礦相與金紅石相混合相納米二氧化鈦粉體(A/R＝1/4)。同時(shí)進(jìn)行氮元素?fù)诫s，摻雜比例約為0.8wt％(N/TiO2wt％)。噴涂時(shí)使用的工作氣體為氮?dú)?N2)和氫氣(O2)的混合氣體，其混合氣體中氮?dú)獗妊鯕獾捏w積比為N2/O2＝0.5∶1，工作氣體的壓力為0.5Mpa，總氣流量為35.0M3/h。其它參數(shù)為噴距200mm，使用氮?dú)鉃樗头蹥怏w，送粉流量為30g/min，功率為40.5kW，控制涂層厚度約在1.0μm。噴完后，將該多孔陶瓷板于溫度400℃下恒溫2h，自然冷卻至室溫。在超聲儀工作頻率20Hz下，對(duì)載帶有雜氮納米二氧化鈦的多孔陶瓷板進(jìn)行超聲處理120min，粉體脫落率≤5.0wt％。
權(quán)利要求
1.一種在基材上形成雜氮納米二氧化鈦光催化活性劑涂層的方法，其特征是所述的方法步驟包括(1).以氮?dú)?、氬氣、氪氣或它們的混合氣體為送粉氣；以氨氣和氬氣的混合氣體、氮?dú)夂蜌鍤獾幕旌蠚怏w、氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w、氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w或氮?dú)狻錃夂蜌鍤馊N氣體的混合氣體為工作氣體；(2).對(duì)基材表面進(jìn)行清潔和/或拋光處理，在溫度為200～600℃預(yù)熱后，使用等離子噴涂設(shè)備，用步驟(1)的送粉氣和工作氣體將納米二氧化鈦粉體噴涂在基材表面，在噴涂納米二氧化鈦粉體的同時(shí)進(jìn)行氮元素的摻雜，摻雜量為氮元素占TiO2的重量百分比為0.1～18wt％，在基材表面便形成雜氮納米二氧化鈦[TiO(2-x)Nx]膜，0＜x＜2；(3).將步驟(2)覆蓋有雜氮納米二氧化鈦膜的基材在溫度為500～600℃下進(jìn)行燒結(jié)，當(dāng)雜氮納米二氧化鈦膜徹底固化后，即可得到雜氮納米二氧化鈦涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的基材是鋼板、鋁板、鈦板、銅板、鋅板、陶瓷板、玻璃板、金屬網(wǎng)、多孔陶瓷或玻璃珠。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的納米二氧化鈦粉體的團(tuán)聚體的粒徑分布范圍10～80nm。
4.如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征是所述的二氧化鈦為銳鈦礦型、金紅石礦型或二者的混合礦型。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的氨氣和氬氣的混合工作氣體，氨氣∶氬氣的體積比為1.5～2.5∶1；氮?dú)夂蜌鍤獾幕旌瞎ぷ鳉怏w，氮?dú)狻脷鍤獾捏w積比為0.5～1.0∶1，氮?dú)夂蜌錃獾幕旌瞎ぷ鳉怏w，氮?dú)狻醚鯕獾捏w積比為0.05～0.2∶1；氮?dú)夂蜌錃獾幕旌瞎ぷ鳉怏w，氫氣∶氮?dú)獾捏w積比為0.25～1.0∶1；氮?dú)狻錃夂蜌鍤馊N氣體的混合工作氣體，氮?dú)狻脷錃狻脷鍤獾捏w積比為0.5～1.0∶1∶1。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的涂層厚度為0.5～1.2μm。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的等離子噴涂設(shè)備是采用內(nèi)送粉式噴槍。
8.如權(quán)利要求1或7所述的方法，其特征是所述的等離子體噴涂設(shè)備的放電形式為直流放電、低頻放電、高頻放電或微波放電。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的等離子噴涂設(shè)備的噴涂參數(shù)噴距為60～300mm；送粉流量為35～100g/min；噴涂時(shí)的噴槍功率為20～50kW。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是進(jìn)行氮元素?fù)诫s時(shí)工作氣體的壓力為0.5～0.8Mpa，總氣流量為30.0～50.0M3/h。
全文摘要
本發(fā)明屬于涂裝領(lǐng)域，特別涉及在基材上形成雜氮納米二氧化鈦光催化活性劑涂層的方法。所述的方法步驟包括(1).以氮?dú)?、氬氣或氪氣等惰性氣體或它們的混合氣體為送粉氣；以氨氣和氬氣的混合氣體或氮?dú)夂蜌鍤獾幕旌蠚怏w等混合氣體為工作氣體；(2).對(duì)金屬板等基材進(jìn)行清潔和/或拋光處理及預(yù)熱200～600℃后，使用等離子噴涂設(shè)備，采用步驟(1)的氣體將納米二氧化鈦粉體噴涂在基材表面，在噴涂納米二氧化鈦粉體的同時(shí)進(jìn)行氮元素的摻雜，在基材表面便形成雜氮納米二氧化鈦膜(3).將步驟(2)覆蓋有雜氮納米二氧化鈦膜的基材在溫度為500～600℃下進(jìn)行燒結(jié)，當(dāng)雜氮納米二氧化鈦膜徹底固化后，即可得到雜氮納米二氧化鈦涂層。
文檔編號(hào)C23C4/10GK1492070SQ0214592
公開(kāi)日2004年4月28日 申請(qǐng)日期2002年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月23日
發(fā)明者楊青林, 江雷 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所