TiO2二氧化鈦光催化在陶瓷中的應用

TiO2二氧化鈦光催化在陶瓷中的應用

近年來，隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的提高，對生活環(huán)境的要求隨之提高。建材行業(yè)與我們的生活息息相關，進而以健康、放心、環(huán)保為主要特征的綠色建材得到了開發(fā)和利用。

TiO2二氧化鈦主要有三種晶型轉變形式，分別為銳鈦礦相（VK-TA18）、金紅石相（VK-T25）和板鈦礦相，銳鈦礦相和板鈦礦相均屬于亞穩(wěn)定相，相對來說金紅石相是比較穩(wěn)定的存在狀態(tài)，在實際應用中銳鈦礦相和金紅石相應用比較廣泛，而銳鈦礦相通常在610~915℃會轉變?yōu)榻鸺t石相，金紅石相的綜合性能均優(yōu)于銳鈦礦相。

光催化劑多為n型半導體化合物如：TiO2（VK-TG01）、ZnO（VK-JH05）、CdS、ZnS、MoO3（VK-MO50）、WO3（VK-W50）等。其中，TiO2以催化活性高、穩(wěn)定性好、無毒以及成本低等優(yōu)點而倍受青睞。TiO2具有降解有機污染物、凈化空氣、抗菌和自清潔等方面的應用潛能，是一種理想的光催化自清潔陶瓷制備原料。

TiO2的光催化機理如下面的簡易圖所示，光照射在TiO2表面，當這個能量大于等于TiO2的帶隙能時，則半導體TiO2受到光激發(fā)，價帶上的電子受到激發(fā)躍遷到導帶上，在價帶留下一個光生空穴，這樣就使得光生電子和空穴發(fā)生分離，導帶上的光生電子是良好的還原劑，價帶上的空穴是良好的氧化劑，從而在導帶上將發(fā)生還原反應，終還原生成超氧負離子（O2-），價帶上將發(fā)生氧化反應，終氧化生成羥基自由基（OH）。但是發(fā)生光催化反應時光生電子和空穴會發(fā)生重組，這在很大程度上就阻礙了光催化反應的有效進行，因此如何有效的yi制制光生電子和空穴重組也是目前研究的一個熱點。

目前，TiO2光催化陶瓷的制備方法一般是將TiO2光催化劑或以TiO2為主的光催化劑以噴、涂、鍍等方式覆膜于陶瓷表面上，再通過二次熱處理制備而成的。其中，常用的是TiO2溶膠（VK-TA33）涂膜的方法。這些噴、涂、鍍覆膜的熱處理溫度一般低于800℃，目的是使得TiO2以具有較強光催化能力的銳鈦礦相存在于覆膜中。但正是由于熱處理溫度較低，且沒有高溫液相出現(xiàn)，使得陶瓷表面上的光催化涂層的附著性能較差，在使用過程中容易磨損、脫落，使得光催化能力降低。提高熱處理溫度，增加光催化涂層和基材之間的附著力是提高其耐磨性和使用壽命的有效方法。但具有較高光催化性能的銳鈦礦相TiO2是亞穩(wěn)定相，在高溫熱處理下易不可逆地轉換為光催化能力較弱的金紅石相，解決這一矛盾是制備TiO2光催化陶瓷的關鍵。

抗菌陶瓷近些年來迅速的占領市場并得到了人們的廣泛關注，利用TiO2的光催化特性，生產(chǎn)環(huán)?？咕慕ㄖ沾苫蚱渌沫h(huán)?？咕ú模瑢?chuàng)造潔凈環(huán)境，保證人民健康具有重要意義。