在陶瓷表面覆蓋二氧化鈦膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是指在陶瓷表面覆蓋二氧化鈦膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，對材料綜合性能的要求越來越高，單一性能優(yōu)越的材料已無法滿足實際應(yīng)用的需求。因此，具有優(yōu)良綜合性能的結(jié)構(gòu)材料、功能材料或結(jié)構(gòu)功能一體化的復(fù)合材料越來越受到重視。
[0003]二氧化鈦做為一種無機(jī)類材料，具有化學(xué)穩(wěn)定性好、抗磨損性強(qiáng)、成本低、催化活性高、氧化能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，其特性已在太陽能電池、光催化以及敏感器件等各種領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。在陶瓷表面覆蓋二氧化鈦膜可以改善陶瓷表面性能，利用二氧化鈦較高光催化活性和親水性，一方面可以賦予其自潔凈與殺菌防霉的特殊功能，另一方面可以使薄膜表面維持高度透明性而具有很好的防霧效果。
[0004]目前，在陶瓷上進(jìn)行二氧化鈦薄膜涂覆較為常用的方法有離子注入、等離子噴涂、真空離子蒸鍍、化學(xué)鍍等方法。前三種方法通常需要昂貴的設(shè)備，工藝復(fù)雜、成本高，因而難以大規(guī)模生產(chǎn)；化學(xué)鍍需要對陶瓷表面進(jìn)行一系列的敏化活化過程，溶液穩(wěn)定性差，維護(hù)比較麻煩，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供在陶瓷表面覆蓋二氧化鈦膜的制備方法，簡化工藝流程，降低生產(chǎn)成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量以適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)。
[0006]在陶瓷表面覆蓋二氧化鈦膜的制備方法，包括以下步驟:
步驟SlOO:陶瓷基底進(jìn)行預(yù)處理后，置于潔凈的干燥箱中待用；
步驟S200:采用溶膠-凝膠法，以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體、無水乙醇為溶劑、冰醋酸或乙酰丙酮為螯合劑、鹽酸為PH值調(diào)節(jié)劑，制備二氧化鈦溶膠；
步驟S300:將二氧化鈦溶膠用旋涂儀涂覆在陶瓷基底表面；
步驟S400:將涂覆二氧化鈦溶膠的陶瓷基底置于干燥箱中進(jìn)行低溫干燥，得到半成品;
步驟S500:半成品從干燥箱中取出后放入退火爐，在480-550°C條件下退火2_3h ； 步驟S600:退火完成后，自然冷卻至室溫，完成在陶瓷表面覆蓋二氧化鈦膜的制備。
[0007]進(jìn)一步地，所述步驟SlOO具體是指以下步驟:
步驟SllO:用600-800目砂紙將待覆蓋二氧化鈦膜的陶瓷表面進(jìn)行反復(fù)打磨至表面細(xì)膩且粗糙度均勻；
步驟S120:用去離子水反復(fù)沖洗陶瓷表面；
步驟S130:在乙醇溶液中進(jìn)行超聲波清洗10-15min，陶瓷表面處理完成，待用。
[0008]進(jìn)一步地，所述步驟S200具體是指以下步驟: 步驟S210:室溫下，將鈦酸四丁酯與無水乙醇以體積比1:3-1:4進(jìn)行混合，強(qiáng)力攪拌均勻，獲得黃色澄清的溶液A ;
步驟S220:將40%的冰醋酸水溶液與無水乙醇以體積比1:2-1:3進(jìn)行混合，強(qiáng)力攪拌均勻，獲得溶液B ;
步驟S230:向溶液B中滴入鹽酸，調(diào)節(jié)其PH值使PH彡3。
[0009]步驟S240:室溫水浴中，將溶液A緩慢加入溶液B中，不斷攪拌得到黃色的溶液C ； 步驟S250:將溶液C置于35-45°C水浴中加熱，不斷攪拌2_5h至溶液C完全變?yōu)榘咨z，獲得二氧化鈦凝膠。
[0010]進(jìn)一步地，所述步驟S210中，鈦酸四丁酯與無水乙醇按體積比1:3.5進(jìn)行混合，并強(qiáng)力攪拌20-30min。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述步驟S220中，冰醋酸水溶液與無水乙醇按體積比1:2.5進(jìn)行混合，并強(qiáng)力攪拌20-30min。
[0012]進(jìn)一步地，所述步驟S250中，將溶液C置于40°C的水浴中進(jìn)行加熱，并不斷攪拌3h。
[0013]進(jìn)一步地，所述步驟S300具體是指旋涂儀以3900-4200rmp的旋涂速率進(jìn)行二氧化鈦膜的旋涂。
[0014]進(jìn)一步地，所述步驟S400具體是指將涂覆二氧化鈦溶膠的陶瓷基底置于干燥箱中，在90_110°C的環(huán)境下干燥30_40min后得到半成品。
[0015]進(jìn)一步地，所述步驟S500具體是指半成品從干燥箱中取出后放入退火爐，以3-50C /min的升溫速率升溫至480-550°C，并在480-550°C條件下進(jìn)行2_3h的退火處理。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果:
(I)本發(fā)明涉及的制備方法易于操作、成品率高，涂覆的二氧化鈦膜純度高、與陶瓷基體的結(jié)合力強(qiáng)。
[0017](2)本發(fā)明涉及的制備方法工藝流程較為簡單、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，利于規(guī)?；a(chǎn)。
[0018](3)本發(fā)明采用的原料都可以充分使用，不僅降低生產(chǎn)成本，還可以做到零排放，節(jié)能環(huán)保。
【附圖說明】
[0019]圖1為在陶瓷表面覆蓋二氧化鈦膜的制備方法的加工流程示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0021]實施例1:
在陶瓷表面覆蓋二氧化鈦膜的制備方法，如圖1所示，包括以下步驟:
步驟SlOO:陶瓷基底進(jìn)行預(yù)處理后，置于潔凈的干燥箱中待用；
步驟S200:采用溶膠-凝膠法，以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體、無水乙醇為溶劑、冰醋酸或乙酰丙酮為螯合劑、鹽酸為PH值調(diào)節(jié)劑，制備二氧化鈦溶膠；
步驟S300:將二氧化鈦溶膠用旋涂儀涂覆在陶瓷基底表面；
步驟S400:將涂覆二氧化鈦溶膠的陶瓷基底置于干燥箱中進(jìn)行低溫干燥，得到半成品;
步驟S500:半成品從干燥箱中取出后放入退火爐，在480-550°C條件下退火2_3h ； 步驟S600:退火完成后，自然冷卻至室溫，完成在陶瓷表面覆蓋二氧化鈦膜的制備。
[0022]實施例2:
本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步地，所述步驟S10具體是指以下步驟:
步驟SllO:用600-800目砂紙將待覆蓋二氧化鈦膜的陶瓷表面進(jìn)行反復(fù)打磨至表面細(xì)膩且粗糙度均勻；
步驟S120:用去離子水反復(fù)沖洗陶瓷表面；
步驟S130:在乙醇溶液中進(jìn)行超聲波清洗10-15min，陶瓷表面處理完成，待用。
[0023]本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。
[0024]實施例3:
本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步地，所述步驟S200具體是指以下步驟:
步驟S210:室溫下，將鈦酸四丁酯與無水乙醇以體積比1:3-1:4進(jìn)行混合，強(qiáng)力攪拌均勻，獲得黃色澄清的溶液A ;
步驟S220:將40%的冰醋酸水溶液與無水乙醇以體積比1:2-1:3進(jìn)行混合，強(qiáng)力攪拌均勻，獲得溶液B ;
步驟S230:向溶液B中滴入鹽酸，調(diào)節(jié)其PH值使PH彡3。
[0025]步驟S240:室溫水浴中，將溶液A緩慢加入溶液B中，不斷攪拌得到黃色的溶液C ； 步驟S250:將溶液C置于35-45°C水浴中加熱，不斷攪拌2_5h至溶液C完全變?yōu)榘咨z，獲得二氧化鈦凝膠。
[0026]本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。
[0027]實施例4:
本實施例在上述實施例的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步地，所述步驟S200具體是指以下步驟:
步驟S210:室溫下，將鈦酸四丁酯與無水乙醇以體積比1:3.5進(jìn)行混合，強(qiáng)力攪拌20-30min，獲得黃色澄清的溶液A ;
步驟S220:將40%的冰醋酸水溶液與無水乙醇以體積比1:2.5進(jìn)行混合，強(qiáng)力攪拌20-30min，獲得溶液B ;
步驟S230:向溶液B中滴入鹽酸，調(diào)節(jié)其PH值使PH彡3。
[0028]步驟S240:室溫水浴中，將溶液A緩慢加入溶液B中，不斷攪拌得到黃色的溶液C ； 步驟S250:將溶液C置于40°C水浴中加熱，不斷攪拌3h至溶液C完全變?yōu)榘咨z，
獲得二氧化鈦凝膠。
[0029]本實施例的其他部分與上述實施例相同，故不再贅述。
[0030]實施例