Optimising processing conditions for the functionalisation of photocatalytic glazes by ZnO nanoparticle deposition

Abstract

ZnO nanospheres were synthesised and then deposited by both single- and double-fire fast processes on as-prepared ceramic substrates. The photocatalytic degradation of resazurin ink was tested under UV light. The single-fired samples did not show any evidence of photocatalytic activity because the nanoparticles melted during sintering at 1210°C. The double-fire ZnO spray-coating method successfully produced glazed materials with an active ZnO surface layer despite the high sintering temperature. The influence of experimental parameters, including the ZnO nanoparticle loading (0.03 to 1 mg/cm2) and firing temperature (650 to 800°C), were also investigated. Samples with a ZnO loading of 1 g/cm2 fired at 650°C showed the best photocatalytic activity. Increasing the temperature to 700 and 800°C led to the coalescence of ZnO nanoparticles, which reduced the photocatalytic activity.

Nanoesferas de ZnO se sintetizaron y se depositaron mediante procesos “single- and double-fire fast” sobre sustratos cerámicos. La degradación fotocatalítica de la tinta de resazurina se probó bajo luz ultravioleta. Las muestras de “single-fire” no mostraron ninguna evidencia de actividad fotocatalítica porque las nanopartículas se derritieron durante la sinterización a 1210°C. El método de recubrimiento por pulverización de ZnO de “double-fire” produjo con éxito materiales vidriados con una capa superficial de ZnO activo a pesar de la elecada temperatura de sinterización. La influencia de los parámetros experimentales, incluida la carga de nanopartículas de ZnO y la temperatura de cocción también fue analizada. Las muestras con una carga de ZnO de 1 g/cm2 cocidas a 650°C mostraron la mejor actividad fotocatalítica. El aumento de la temperatura de 700 y 800°C condujo a la coalescencia de nanopartículas de ZnO, lo que redujo la actividad fotocatalítica.