[发明专利]一种冲击波制备Ti5Si3光催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冲击波制备Ti₅Si₃光催化剂的方法，属于材料处理及组合技术领域。

背景技术

Ti₅Si₃是一种性能优异的高温铸造型钛合金，具有高熔点(2403K)、低密度(4.32g/cm³)、高硬度(11.3GPa)及较高的杨氏模量(225GPa)，在高温下也具有很高的强度，优异的抗蠕变性能和抗氧化性,这些独特的物理、化学、机械性能使其有希望在高温结构材料方面得到应用。此外，Ti₅Si₃还是合成一种层状碳化物(Ti₃SiC₂)的中间相，这种碳化物兼有金属和陶瓷的性质，具有许多用途，但目前还没有将Ti₅Si₃作为光催化剂的应用。

合成硅化物的传统冶金方法有：电弧熔化、粉末压实烧结、反应合成等。除了这些传统方法，机械合金法与机械诱导自蔓延反应也用来合成硅化物。这些传统方法不但工艺过程复杂、所需要的时间较长、成本较高，也没有相应的光催化测试数据。因此需要一种制备Ti₅Si₃光催化剂的方法，实现Ti₅Si₃良好的光吸收性质和光催化活性。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种冲击波制备Ti₅Si₃光催化剂的方法，所述方法利用爆炸冲击波制备得到具有良好活性的Ti₅Si₃光催化剂。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种冲击波制备Ti₅Si₃光催化剂的方法，所述方法过程如下：

步骤一、将Ti粉和Si粉均匀混合后，机械球磨10~20min，得到混合粉体；

其中，Ti粉的物质的量：Si粉的物质的量=5:3；

步骤二、将混合粉体压成初坯，初坯致密度为55%~65%；

其中，致密度=初坯的压实密度/粉体本身的密度；

步骤三、用速度为3.0~3.4km/s的飞片撞击初坯诱发反应，得到Ti₅Si₃光催化剂；

其中，优选用炸药爆轰驱动的飞片撞击初坯诱发反应，得到Ti₅Si₃光催化剂。

有益效果

本发明所述的一种冲击波制备Ti₅Si₃光催化剂的方法，将反应物混合得到粉体初坯，利用炸药爆轰驱动飞片高速撞击产生的瞬时高温高压，使Ti粉和Si粉在瞬间反应，从而得到Ti₅Si₃光催化剂。所述方法成本低廉，工艺过程简单，在极短的时间内即可完成。所述方法制备得到的Ti₅Si₃光催化剂具有较好的光催化活性。

附图说明

图1为本发明实施例所述的冲击波制备Ti₅Si₃光催化剂的装置示意图；

图2为本发明实施例制备得到的Ti₅Si₃光催化剂的X射线衍射（XRD）图；

图3为本发明实施例1制备得到的Ti₅Si₃光催化剂的扫描电镜（SEM）图；

图4为本发明实施例制备得到的Ti₅Si₃光催化剂的光催化降解水制氢曲线图；

其中：1-雷管；2-传爆药柱；3-聚氯乙烯（PVC）药筒；4-炸药；5-飞片；6-支架；7-样品盒；8-初坯；9-塞子。

具体实施方式

下面通过具体实施例来详细描述本发明。

实施例1

一种冲击波制备Ti₅Si₃光催化剂的方法，所述方法过程如下：

步骤一、将Ti粉和Si粉均匀混合后，机械球磨10min，得到混合粉体；

其中，Ti粉的物质的量：Si粉的物质的量=5:3；

步骤二、将混合粉体压成初坯，初坯致密度为55%；