光致变色陶瓷的制备研究开题报告
2021-03-24 23:44:26
1. 研究目的与意义(文献综述)
光致变色现象是指某种化合物A在受到一定波长和强度的光照射时发生了特定的化学反应,获得另一种产物B,由于产物B结构的不同而导致其吸收光谱发生明显的变化(颜色发生变化)。而在另一波长的光照射下或热的作用下,产物 B又能恢复到化合物A的形式。这种在光的作用下能发生可逆颜色变化的化合物,称之为光致变色材料。光致变色陶瓷的主要工艺在于发光釉料的制备。
发光釉料是指将基础釉料与发光物质按一定比例混合后施于坯体表面,烧成后具有发光功能的一种釉料,可用于陶瓷制品和搪瓷制品的生产。其发光制品具有吸收可见光并在夜间或暗处发出强光线的功能,可用于会客室、卧室、卫生间等许多地方。在楼梯、地铁站、地下广场、火车站等人员较集中的地方装饰发光陶瓷或搪瓷指标牌,可以在突然失去照明条件的紧急情况下,方便人们的生活。
光致发光材料的制备方法如下:(1)固相法;包括高温固相法和燃烧法。高温固相法的主要优点是:微晶的晶体质量优良,表面缺陷少,产品发光亮度高。缺点是烧结温度高,粒子易团聚,粒径分布不均匀,难以获得球形颗粒,而且需球磨减小粒径,从而使发光体的晶体受到破坏,发光性能降低。燃烧法是利用金属硝酸盐作氧化剂,将其与有机燃料在水溶液中混合并加热使水分蒸发到一定程度而发生剧烈反应。由于放热反应促进目标产物的形成,且这种快速的反应避免了颗粒的生长,可以通过控制燃料/氧化剂的比例来调整生成物的尺度,从而可获得纳米尺寸的发光材料。(2)液相法;包括直接沉淀法、均匀沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热法和喷雾热解法等。直接沉淀法很难防止沉淀剂局部浓度使溶液中同时进行均相成核和非均相成核,造成沉淀粒度分散不均匀,而且,沉淀剂作为杂质易混入,沉淀过程中各种成分可能发生偏析,洗涤时部分沉淀物发生溶解等缺点。但是,直接沉淀法具有成本低,工艺过程简单,原料易得,便于工业化生产等优点。均匀沉淀法它具有工艺简单,操作简便,对设备要求不高,产物纯度高,粒度和组成均匀等优点。溶胶凝胶法是一种简便有效的制备超细材料的方法,因而被广泛采用。微乳液法是以不溶于水的非极性物质为分散介质, 以不同反应物的水溶液为分散相,并以适当的表面活性剂作为乳化剂,形成“油包水”型的微乳液微球。水热是在高压反应釜中,采用水或有机溶液作为反应体系,在高压环境中进行化学反应的方法。利用这种方法可制备出纯度高、晶型好、单分散纳米颗粒。喷雾热解法是指将前驱体溶液的物流干燥、沉淀,然后在管式反应炉中分解以制备颗粒的方法。
2. 研究的基本内容与方案
(1)了解国内外光致发光陶瓷釉的研究现状。主要通过查阅文献,全面了解陶瓷发光釉的发展历史和研究现状,并对不同的制备路线和其工艺要求进行分析,从而确定本次实验的研究方案。
(2)发光粉体和基础釉的组成设计。根据光致发光陶瓷的发光机理和制备要求,初步确定了三种方案。第一种就是在srtio3中掺杂少量fe3 ;第二种是用wo3/zno复合纳米材料来制备发光釉;第三种是传统的方法,即采用zno:eu,li系统来进行研究。同时根据所设计的发光粉的温度适用范围来确定基础釉的组成以保护发光釉。确定发光粉在釉料中的比例,使发光釉与陶瓷坯体相适应性。
(3)发光粉体的制备工艺及性能研究。在每个方案中按照一定的梯度设置实验,以得出最佳的烧成温度制度及气氛与压力要求。然后根据制备得到的产品进行发光性能的检验,观察与预期效果是否一致。并在三组中选出发光效果最佳的一组,取该组结果作为发光釉料的配比。
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。
第4-10周:根据研究的技术路线,初步确定实验方案,并进行相关的试验研究。
第11-13周:根据结构和性能要求,制备合成目标产物,进行材料物相、微观结构及性能测试与分析。
4. 参考文献(12篇以上)
[1] 匡宇航. 发光陶瓷的研制[d]. 中国地质大学(北京), 2003.
[2] 焦国豪, 杨辉, 余爱民, et al. 无机光致变色材料研究进展[j]. 陶瓷, 2014, (07): 49-54.
[3] 刘华兰, 戴武斌, 刘正华, et al. 陶瓷发光釉的运用现状与展望[j]. 中国陶瓷, 2013, (11): 1-4.
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