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热处理工艺:纳米自洁玻璃的光催化影响因素

编辑:官网首页    时间:2019-03-19    浏览:44

自清洁玻璃是在优质清洁玻璃基片上镀一层二氧化钛膜,膜经太阳光照射后,具有了降解有机物和光诱导超亲水性作用,在雨水的冲刷下,能将污物松散并除去,达到玻璃表面的自洁净的目的。


热处理工艺对光催化效果的影响


TiO2光催化自洁玻璃成膜分为两个过程:①将TiO2前驱体涂覆在玻璃表面,进行表干;②在合适的温度下,将TiO2晶化,形成TiO2薄膜,不同的晶化温度制备的薄膜晶粒尺寸及晶型均不同,这将会影响自洁玻璃的光催化效果。利用溶胶-凝胶法制备了TiO2溶胶,涂覆在玻璃表面进行表干。在不同晶化温度下进行晶化,制备了T1~T9不同厚度的薄膜,分别研究其光催化效果,从而找出很好光催化效果的热处理工艺。


不同晶化温度下的晶型XRD图分析

图1是T3~T10经200~800℃热处理后的TiO2XRD图,可以看出,当低于400℃时TiO2以非晶态存在,400℃时有少量锐钛矿结构产生,450℃结晶比较高,直到600℃时才出现金红石结构,750℃时锐钛矿已全部转换成金红石。在此过程中从未出现过板钛矿。计算得出各温度下形成薄膜的晶相组成,如图2所示。从图中可以看到:在550~700℃之间,锐钛矿随温度升高而快速转变成金红石。

热处理工艺:纳米自洁玻璃的光催化影响因素

图1 TiO2的XRD图

热处理工艺:纳米自洁玻璃的光催化影响因素

图2晶相温度对晶相组成的影响


不同晶型对TiO2自洁膜光催化效果影响。TiO2光催化的反应机理类似于以OH基团为中介物的电催化反应机理。由图3可知,锐钛矿的光催化作用比金红石强,而掺杂30%金红石的锐钛矿晶相(w(R)∶w(A)=3∶7)的光催化性很强(晶化温度为670℃),接近90%。

热处理工艺:纳米自洁玻璃的光催化影响因素

图3晶相组成与亚甲基蓝3h光解率关系


T1~T10按JT/T 2168—2013《自洁净镀膜玻璃》对样品T1~T10分别进行光催化降解亚甲基蓝溶液,获得相对应光解率如表1所示。

热处理工艺:纳米自洁玻璃的光催化影响因素

热处理工艺:纳米自洁玻璃的光催化影响因素

表2不同晶化温度与光解率关系


从表2可看出,在670~700℃时的锐钛矿与金红石共存晶相时,光解率很高,可达到87%,接近90%。综上所述,欲获得较好光催化效果的纳米TiO2薄膜,前驱体制备后需将晶化温度控制在670℃左右。这就要求纳米TiO2自洁玻璃一定需要经过钢化处理,钢化炉的上表面温度均控制在670~710℃,以达到锐钛矿与金红石7∶3共存结构,从而获得优异的光催化性能。


中山格兰特自清洁玻璃性能,薄膜的附着力测试结果,薄膜的附着力较大(为20 N左右),薄膜与玻璃基体具有较高的结合强度。总体来说,相对于第1代的自清洁玻璃,中山市格兰特实业有限公司的第二代自清洁玻璃,无论是接触角还是附着力及有机物降解能力都有很大提升,产品性能满足JT/T 2168—2013《自洁净镀膜玻璃》的要求。


通过进行一系列的研究可以得出:纳米TiO2的晶型、晶粒尺寸、结晶度、晶格缺陷以及表面积都对纳米自洁玻璃的光催化有着重大影响。而晶化温度决定了纳米TiO2薄膜的晶型及晶粒大小,从而对自洁玻璃的光催化效果有极大的影响,当钢化温度为670~710℃时,能达到锐钛矿与金红石7∶3的混合晶型,此时光催化率超高。