Fe2TiO5/C空心球光催化剂的可见光光催化和重复利用性能研究

利用含碳前驱体(Fe(OC2H5)3,Ti(OC4H9)4)作为原位碳源,通过非水解溶胶-凝胶(NHSG)方法制备Fe2TiO5/C空心球。利用FE-SEM,TEM,EDS以及XPS测试样品的微观结构及化学组成,在可见光下降解染料,并通过UV-Vis测试其光催化活性及重复利用性,利用EDS、XPS及FT-IR测试样品的稳定性。与P25相比,Fe2TiO5/C光催化剂展示了较高的光催化降解效率。具有高导电性的C均匀分布在样品内且以界面碳的形式存在,促进了光生电子-空穴的分离,避免晶格畸变引起的电子-空穴复合。同时,Fe2TiO5/C空心球的表面氧空位和Fe^2+/Fe^3+形成动态氧化还原循环促进了光生载流子的迁移,也提高了其光催化性能。Fe2TiO5/C空心球也显示出较好的可重复使用性,经过十次降解循环后,其光催化性能没有明显的下降,回收后样品的表面组成,元素价态,官能团和化学键保持不变,确保了Fe2TiO5/C空心球具有优异的重复利用性能,表明该材料具有广阔的应用前景。

工艺参数对机械活化辅助NHSG法制备C@ZrSiO4色料的影响

以正丙醇锆和正硅酸乙酯分别为锆源和硅源,其含碳基团为原位碳源,采用机械活化辅助非水解溶胶-凝胶(NHSG)工艺制备了硅酸锆包裹炭黑(C@ZrSiO4)色料。通过正交试验研究了工艺参数对C@ZrSiO4色料合成、呈色性能和平均粒径的影响,并采用DTA-TG、XRD、FT-IR、Raman等测试手段探究了C@ZrSiO4色料中原位炭形成过程。正交试验结果表明:预热处理温度和活化时间为关键因素;当回流温度为95℃、预热处理温度为600℃、活化时间为2 min、热处理温度为1000℃,可获得呈色性能最佳(L*值为31.18)且粒径较小(D 50为10.10μm)的C@ZrSiO4色料,将其应用于1200℃基础釉中,具有较好的装饰效果。原位炭形成过程为:随热处理温度升高,含碳基团中氢和氧元素不断脱出,最终形成石墨化程度较低的原位炭,其有利于提高C@ZrSiO4色料呈色。

酚醛树脂球为碳源制备C/ZrSiO4黑色色料

以Stöber法制备的酚醛树脂球为碳源、四氯化锆和正硅酸乙酯(TEOS)分别为锆源与硅源,通过非水解溶胶-凝胶法制备了硅酸锆混合炭黑(C/ZrSiO4)黑色色料。采用SEM、EDS、XRD、FT-IR和DTA-TG等表征了酚醛树脂球的形貌、结构和残炭率,研究了酚醛树脂球添加量和煅烧温度对C/ZrSiO4色料合成和呈色性能的影响。结果表明:酚醛树脂球具有良好的分散性,直径约为550 nm,表面含有大量含氧官能团,残炭率达到48.63%。随着酚醛树脂球的添加量逐渐增加,C/ZrSiO4色料的L*值先降低后升高,当酚醛树脂球的添加量为2%(质量分数)、热处理温度为900℃时,能够合成呈色性能良好(L*=39.76,a*=0.53,b*=2.21)的C/ZrSiO4色料。C/ZrSiO4黑色色料添加在透明釉中经1 200℃煅烧后仍具有良好的呈色性能,其有望应用于涂料、陶瓷装饰、玻璃着色等领域。