烧结炉如何促进二氧化钛颗粒光催化剂的生产？指南

烧结炉是颗粒状二氧化钛光催化剂制造过程中至关重要的结构硬化阶段。它负责通过通常在 600°C 至 800°C 之间进行的高温处理，将易碎的“生坯”（压缩的粉末和有机粘合剂的混合物）转化为坚固、独立的颗粒。

核心要点 虽然初始成型过程决定了催化剂的形状，但烧结炉决定了其耐用性和寿命。通过诱导扩散键合和粘合剂反应，烧结炉创造了一个机械稳定的颗粒，能够承受废水处理的物理严酷性而不解体。

将粉末转化为耐用颗粒

烧结炉的主要功能是改变材料的物理状态，将其从松散的聚集体转变为粘结的固体。

在进入炉子之前，材料以“生坯”形式存在。这是一种已成型但未经固化的形状，由二氧化钛粉末组成，并由有机粘合剂粘合在一起。

在此阶段，结构在机械上很脆弱。它完全依赖于粘合剂提供的临时粘附，缺乏工业应用所需的结构完整性。

在炉内，高热能（600°C–800°C）激活了称为扩散键合的过程。

热量导致相邻二氧化钛颗粒界面处的原子振动和移动。这种运动使得颗粒在原子层面融合在一起，有效地将它们焊接成单一的、粘结的颗粒单元。

同时，热量会引发用于成型生坯的有机粘合剂中的重要化学反应。

根据具体的粘合剂化学性质，这些添加剂要么被固化以增强结构，要么以受控方式烧掉，留下坚硬的陶瓷骨架。

烧结过程不仅仅是让颗粒粘在一起；它更是为了制造能够承受恶劣操作环境的产品。

扩散键合过程产生了具有出色机械强度的颗粒。

与会分散并被冲走的原材料粉末，或会碎裂的弱团聚体不同，烧结颗粒不易破碎。这种硬度对于防止在处理和操作过程中发生磨损（磨损和撕裂）至关重要。

这种机械加固的最终目标是促进重复使用。

在废水处理应用中，光催化剂必须能够承受湍流水流、循环和冲洗。烧结颗粒保持其形状和完整性，使其能够在多个循环中回收和重复使用，而不会造成明显的质量损失。

除了机械强度之外，热处理还能稳定二氧化钛的光活性晶相。

虽然颗粒生产的主要重点是结构，但保持正确的温度曲线可确保材料保留锐钛矿相（活性高），而不是完全转化为活性较低的金红石相，这种情况可能发生在温度不受控制的情况下。

虽然烧结对于耐用性是必要的，但它需要精确控制，以避免影响催化剂的效率。

机械强度和光催化活性之间存在固有的张力。

较高的烧结温度通常会导致更坚固、更致密的颗粒（更好的耐用性）。然而，过高的热量会降低材料的比表面积和孔隙率。由于光催化发生在表面，表面积的损失会降低颗粒的化学效率。

在较高温度范围内运行会增加发生不希望的相变的风险。

如果炉温超过最佳范围（远超 600°C–700°C 向更高极限推移），二氧化钛可能会从理想的锐钛矿相转变为金红石相。虽然金红石相稳定，但对于某些降解任务，其光催化活性通常较低。

在配置颗粒状二氧化钛的烧结工艺时，温度曲线必须由您的具体最终用途要求决定。

如果您的主要重点是耐用性和可重复使用性：优先考虑烧结范围的较高范围（接近 800°C），以最大化扩散键合和抗冲击性，确保颗粒在固定床反应器中能够承受长期的机械应力。
如果您的主要重点是峰值化学活性：瞄准较低到中等温度范围（约 600°C），以保留锐钛矿晶相和孔隙率，接受稍低的机械强度以获得更快的反应速率。

烧结炉充当了原材料粉末与可行工业工具之间的桥梁，将潜在的活性转化为可用、耐用的性能。

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Şahin Giray Atalı, Bilgehan Cem Turan. Granular titanium dioxide and silicon‐doped titanium dioxide as reusable photocatalysts for dye removal. DOI: 10.1111/ijac.14603

本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .