一种硫掺杂稳定钨酸钴基光催化活性的陶瓷产品及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种硫掺杂稳定钨酸钴基光催化活性的陶瓷产品及其制备方法。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硫粉在惰性气氛下煅烧，得到所述硫掺杂稳定钨酸钴基光催化活性的陶瓷产品。化活性的陶瓷产品。化活性的陶瓷产品。

【技术实现步骤摘要】
一种硫掺杂稳定钨酸钴基光催化活性的陶瓷产品及其制备方法


[0001]本专利技术属于陶瓷釉料领域，具体涉及一种硫掺杂稳定钨酸钴基光催化活性的陶瓷产品及其制备方法。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]本专利技术的技术目的在于提出一种硫掺杂稳定钨酸钴基光催化活性的陶瓷产品及其制备方法。所述硫掺杂稳定钨酸钴基光催化活性的陶瓷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。
[0004]第一方面，本专利技术提供一种硫掺杂稳定钨酸钴基光催化活性的陶瓷产品的制备方法。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，SiO
2 15～25％、AlPO
4 16～22％、CoC2O
4 6～10％、石英15～20％、Li3PO
4 14～18％、Na3PO
4 8～13％、K3PO
4 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硫粉在惰性气氛下煅烧，得到所述硫掺杂稳定钨酸钴基光催化活性的陶瓷产品。
[0005]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硫粉在惰性气氛下煅烧，可以把硫元素以固溶体的形式嵌入釉面的玻璃相表面，可在反复催化循环中借助硫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。
[0006]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℃。
[0007]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。
[0008]较佳地，所述钨酸钴晶体具有一维取向生长的特征。
[0009]较佳地，最高烧成温度为1100～1300℃，烧成周期为110～170分钟。
[0010]较佳地，煅烧的惰性气氛为氩气。
[0011]较佳地，煅烧温度为400～800℃，煅烧时间为30～90分钟。
[0012]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％。
[0013]较佳地，釉浆在陶瓷本体表面形成0.05～0.3mm的结晶釉层。
[0014]第二方面，本专利技术提供上述任一项所述的制备方法获得的硫掺杂稳定钨酸钴基光催化活性的陶瓷产品。
附图说明
[0015]图1是实施例1
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3和对比例1光催化降解甲苯的性能图；图2是实施例1
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3和对比例1光催化降解苯甲酸的性能图。
具体实施方式
[0016]通过下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。在没有特殊说明的情况下，各百分含量指质量百分含量。
[0017]以下示例性说明本专利技术所述硫掺杂稳定钨酸钴基光催化活性的陶瓷产品的制备方法。
[0018]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。
[0019]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。本专利技术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。
[0020]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，SiO
2 15～25％、AlPO
4 16～22％、CoC2O
4 6～10％、石英15～20％、Li3PO
4 14～18％、Na3PO
4 8～13％、K3PO
4 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。
[0021]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。
[0022]优选地，所述粉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫掺杂稳定钨酸钴基光催化活性的陶瓷产品的制备方法，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，SiO
2 15～25%、AlPO
4 16～22%、CoC2O
4 6～10%、石英15～20%、Li3PO
4 14～18%、Na3PO
4 8～13%、K3PO
4 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硫粉在惰性气氛下煅烧，得到所述硫掺杂稳定钨酸钴基光催化活性的陶瓷产品。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...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘一军，黄玲艳，曹丽云，黄剑锋，李嘉胤，张金津，汪庆刚，潘利敏，
申请(专利权)人：蒙娜丽莎集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：