Preparation of Porous TiO$lt;inf$gt;2$lt;/inf$gt;/Stainless-steel Membranes by Carbon Assisted Solid-state Particle Sintering

炭辅助的固态粒子烧结工艺制备多孔 TiO 2 /不锈钢膜 魏 磊 1 , 黄 彦 2 (1.中国船舶重工集团公司第七一八研究所, 邯郸 056027; 2. 南京工业大学 化学化工学院, 材料化学工程国家重 点实验室, 南京 210009) 摘 要: 提出了一种炭辅助的固态粒子烧结工艺, 可在大孔烧结金属载体表面直接制得无过渡层的多孔陶瓷膜。以 纳米 TiO 2 为成膜粒子, 以大孔不锈钢滤管为载体, 以聚乙烯醇(PVA)为粘结剂, 采用浸渍提拉法在载体表面涂覆。 考察了不同烧结气氛(氮气和空气)对陶瓷膜制备的影响。通过扫描电子显微镜、X 射线衍射、热重分析和孔径测试 对材料进行表征。实验发现, 试样在空气中烧结后膜层发生严重剥落, 而在氮气中烧结后膜层完整。这是由于 PVA 在氮气中高温碳化生成炭, 所形成的 TiO 2 和炭的混合结构削弱了因载体表面状况差和陶瓷-金属间热膨胀系数不 匹配而引起的陶瓷层烧结应力。待陶瓷颗粒烧结后, 涂层中的炭经空气热处理脱除。所制备的多孔 TiO 2 /不锈钢膜 的膜层厚度约 10 m, 平均孔径为 0.21 m, 室温下氮气通量为 1.72 m 3 /(m 2 •h•kPa)。