[发明专利]一种三维二级多孔海绵状二氧化钛薄板及其制备方法

说明书

本发明公开一种三维二级多孔海绵状二氧化钛薄板及其制备方法，包括以下步骤：(1)粉末混合，利用造孔剂与钛粉末进行充分混合；(2)粉末轧制成形，将步骤(1)中的混合粉末进行轧制成形，形成生板坯；(3)脱脂烧结，将步骤(2)中的生板坯在低温脱脂炉中进行低温脱脂，以脱除其中的造孔剂颗粒，然后随炉冷却到室温，再将其在真空烧结炉中进行烧结并保温，然后随炉冷却到室温，得到多孔钛薄板；(4)阳极氧化，利用酸洗剂对步骤(3)中得到的多孔钛薄板进行超声波清洗，然后将其浸泡入电解质溶液中进行阳极氧化处理，制备得到三维二级多孔海绵状二氧化钛薄板，该三维二级多孔海绵状二氧化钛薄板具有70％～75％的比孔隙率。

技术领域

本发明涉及光催化材料成型技术领域，特别涉及一种三维二级多孔海绵状二氧化钛薄板及其制备方法。

背景技术

近年来，随着制备技术的发展，多孔材料的应用越来越广泛，材料的多孔特性，赋予了材料崭新的优异性能，使其具备致密材料无可比拟的优势，如比强度高、比表面积大等。而二氧化钛作为光触媒材料，其本身无毒，安全可靠，能够有效的分解甲醛、苯系物等污染物，并且能够破坏细菌细胞膜固化病毒的蛋白质，杀灭细菌降解毒素，将有机污染物分解成水和二氧化碳的同时自身不会发生损耗。在空气净化领域，相较于现有的吸附式空气净化技术，二氧化钛材料具有的光催化特点，使其在该领域展现出广阔的应用前景。

但空气无法穿过实心的二氧化钛板材，将二氧化钛作为涂层附在玻璃珠上或是涂抹在容器内壁、制备二氧化钛网等方法又限制了二氧化钛与空气的有效接触面积，限制了二氧化钛的净化能力，使用二氧化钛粉末净化的方法较适合于水体净化，运用于空气净化需设置催化剂回收装置，使用较复杂且易造成室内粉尘污染。

由于钛的高活性与高熔点，多孔钛大多通过粉末冶金的方式进行制备，如直接烧结法、注射成型法、浆料发泡法等，通过这些方法制备得到的多孔钛合金板难以加工成薄板材，且加工费用高昂，孔隙率也难以控制。过厚的钛板难以进行完全的氧化处理且通风性较差，不稳定的孔隙率无法带来稳定的净化效果。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种比孔隙率更高的三维二级多孔海绵状二氧化钛薄板及其制备方法。

为此，本发明提供了一种三维二级多孔海绵状二氧化钛薄板的制备方法，包括以下步骤：

(1)粉末混合

利用造孔剂与钛粉末进行充分混合；

(2)粉末轧制成形

将步骤(1)中的混合粉末进行轧制成形，形成生板坯；

(3)脱脂烧结

将步骤(2)中的生板坯在低温脱脂炉中进行低温脱脂，以脱除其中的造孔剂颗粒，然后随炉冷却至室温，再将其在真空烧结炉中进行烧结并保温，然后随炉冷却至室温，得到多孔钛薄板；

(4)阳极氧化

利用酸洗剂对步骤(3)中得到的多孔钛薄板进行超声波清洗，然后将其浸泡入电解质溶液中进行阳极氧化处理，制备得到所述的三维二级多孔海绵状二氧化钛薄板。

与现有技术相比，本发明的制备方法具有以下有益效果：1.通过在纯钛粉中添加造孔剂，经轧制与烧结等工艺后获得高孔隙率与高比表面积的连通多孔钛薄板，之后通过阳极氧化反应，使宏孔与微孔相连接，可进一步提高其孔隙率以提高其比表面积，获得三维二级多孔材料；2.在阳极氧化处理时，使孔隙相连的过程中产生的多孔海绵状二氧化钛薄板是具备高比表面积的光触媒材料，具有较好的光敏性能，且稳定性能高、耐候性强。

作为本发明的一个优选方案，在所述步骤(1)中，所述造孔剂的添加量为60～70vol％，钛粉末的粒径为25～50μm。

作为本发明的另一个优选方案，在所述步骤(1)中，所述造孔剂为碳酸氢钠或碳酸氢铵。