[发明专利]一种纳米二氧化钛薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米二氧化钛薄膜的制备方法。

背景技术

在治理环境污染领域，低温等离子技术和催化氧化技术均得以运用。低温等离子技术通过电晕或者介质阻挡等方式放电释放低温等离子，将空气中的挥发性有机物质(VOC)降解为无污染的小分子。催化氧化技术则是通过催化反应，将挥发性有机物质分解，以达到治污效果。实验表明，低温等离子技术与催化氧化技术的联合使用的效果往往超过分别使用的效果之和。低温等离子催化协同技术已成为行业研究的热点。目前，TiO₂是最常用的光催化的催化剂，其具备良好的催化效果。

现有技术中制作纳米二氧化钛薄膜的技术多种多样，比如真空蒸发法、化学气相沉积法、溅射法。王东亮等采用真空蒸发法，在铜、玻璃板、不锈钢3种不同材料上负载TiO₂薄膜；刘鹏等研究了以TiCl₄为钛源，用APCVD法(常压化学气相法)在玻璃基片上制备TiO₂薄膜的工艺；林志东等采用磁控溅射法制备了TiO₂纳米薄膜。但通过这些方法制备得到的TiO₂薄膜存在以下缺陷：稳定性不高，容易脱落或者失活，并且催化效果不佳，从而导致使用寿命短和效率低。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种纳米二氧化钛薄膜的制备方法，本发明使用液相沉积法在陶瓷电极材料上制备纳米TiO₂催化涂层，不仅提高TiO₂薄膜材料的稳定性，而且纳米TiO₂将大大提高催化效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种纳米二氧化钛薄膜的制备方法，步骤如下：

(1)取纳米TiO₂粉体，加入去离子水，配制浓度为2.0～3.0mmol/L的纳米TiO₂悬浮液；

优选的，纳米TiO₂悬浮液的浓度为2.5mmol/L；

(2)使用超声波清洗器震荡纳米TiO₂悬浮液(约30min)，直至形成淡蓝色胶体，得纳米TiO₂胶体溶液；

(3)将上述纳米TiO₂胶体溶液倒入容器中，然后将需要镀膜的陶瓷电极材料放入纳米TiO₂胶体溶液中，静置2.5～3.5小时(优选3小时)，取出陶瓷电极材料，在空气中自然干燥，则陶瓷电极材料表面即会形成一层纳米TiO₂薄膜；

(4)重复上述步骤(3)(即：再将该陶瓷电极材料放入纳米TiO₂胶体溶液中，静置2.5～3.5小时，取出陶瓷电极材料，在空气中自然干燥)两次，得到表面有3层纳米TiO₂薄膜的陶瓷电极材料。

本发明所用的纳米TiO₂粉体，为现有技术中已有的常规产品。

本发明所用陶瓷电极材料，为记载在申请人的另一项专利申请中的陶瓷电极材料，申请号为201410157348.1，是通过以下方法制备得到的：

(1)按以下质量百分数称取各原料：CaTiO₃，68～75％；SrTiO₃，15～20％；ZrO₂纳米线，3～8％；BaTiO₃，1.3％；TiO₂，0.6％；ZnO，1.4％；Bi₂O₃，0.7％；

将各原料放入玛瑙罐中，按质量比为原料∶玛瑙球∶无水乙醇＝1∶2∶1的比例加入玛瑙球和乙醇，在球磨机上磨24h；

(2)取出，烘干，加入质量分数为3％的聚乙烯醇(PVA)水溶液(浸没即可；为胶黏剂，用于造粒)，混匀，烘干，造粒，过200目筛；

(3)在750kPa下压成内径0.6～1.0mm，外径1.0～1.4mm，长度30～60mm的毛细管；

(4)取上述毛细管，在电炉内，按每小时升温200℃升温，在800℃保温一小时进行排胶，然后升温至1300℃，保温烧结10～12小时，缓慢冷却至室温，得陶瓷毛细管；

(5)在陶瓷毛细管内层涂覆银浆料，在820℃下烧结被银(烧结45分钟)，即得到掺杂ZrO₂纳米线的CaTiO₂陶瓷电极材料。