複合光觸媒抗菌劑的製作方法

2023-06-28 13:34:31

專利名稱：複合光觸媒抗菌劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種化工技術領域的產品，具體是一種複合光觸媒抗菌劑。
背景技術：
納米TiO2在紫外線的照射下，電子從價帶躍遷到導帶上，形成空穴電子對，吸附溶解在納米TiO2面的氧俘獲電子形成活性氧O2-，而空穴則將吸附在納米TiO2表面的OH-和H2O氧化成自由基HO·。生成的活性氧O2-和自由基HO·能穿透細菌的細胞壁，進入菌體，阻止成膜物質的傳輸，阻斷其呼吸系統和電子傳輸系統，從而有效殺滅細菌。納米TiO2殺菌的另一個優勢在於它能降解細菌死亡時釋放出的有毒物質。自由基HO·具有很高的氧化能力，能夠有效降解有機物和環境汙染物。普通光觸媒抗菌劑具有廣譜、耐久、安全的特點，在紡織品、衛生用品方面獲得廣泛應用，但納米TiO2隻能吸收激發波長為385nm(紫外波長)以下的光進行反應，因而，普通光觸媒抗菌劑必須在紫外線照射才能發揮抗菌作用，這使得普通光觸媒抗菌劑的應用受到一定限制。
經對現有技術的文獻檢索發現，發表在《應用化工》2005年1月第34卷第1期的文章「載銀二氧化鈦光催化殺菌性能的研究」，該文為了克服納米二氧化鈦要在紫外線照射下才能發揮抗菌作用之不足，以偏鈦酸為前驅體，浸漬一定濃度的硝酸銀溶液，用熱沉積法製備出載銀二氧化鈦，並研究載銀二氧化鈦的抗菌性能。但是採用熱沉積法製備出的載銀二氧化鈦粒徑較粗，光催化抗菌性能較差；二氧化鈦表面沒有經過改性，不能用於製備具有抗菌性能的纖維和紡織品。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中的不足，提供一種複合光觸媒抗菌劑，使其能提高普通光觸媒抗菌劑的抗菌性能，克服普通光觸媒抗菌劑要在紫外線照射下才能發揮抗菌作用的局限。本發明二氧化鈦納米粒子粒徑較小，光催化抗菌性能較好，採用二氧化矽對二氧化鈦納米粒子進行改性，該抗菌劑具有優良的抗菌、防汙、除臭功能，能用於製備具有抗菌、防汙、除臭功能的紡織品和衛生用品。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明複合光觸媒抗菌劑，其組分及重量百分比為TiO273.7~87.0％，SiO210.7~22.6％，Ag 2.3~3.7％，TiO2、SiO2和Ag粒子尺寸均為納米級。本發明通過以下方法製得首先分別製備二氧化鈦溶膠、二氧化矽溶膠，然後將二氧化鈦溶膠與二氧化矽溶膠混合，再摻入銀，最後經陳化、乾燥、研磨、焙燒得到本發明的複合光觸媒抗菌劑。
本發明TiO2納米粒子經SiO2改性，SiO2包覆TiO2納米粒子表面，形成一層特殊的多孔膜，克服了TiO2納米粒子在聚合物中的團聚問題，提高了TiO2納米粒子在聚合物中的分散性，從而使這種複合光觸媒抗菌劑能用於製備抗菌的高分子材料和紡織品。Ag本身具有很強的抗菌性能，它遇水能溶出Ag+，強烈吸引細菌機體中與呼吸有關的酶蛋白的疏基，並通過化學鍵結合在一起，使其呼吸代謝受阻，使細菌死亡，從而使這種複合光觸媒抗菌劑在沒有紫外線照射的情況下，也具有良好的抗菌性能。Ag能促進TiO2從銳鈦礦向金紅石相轉變，而含有一定比例金紅石相的銳鈦礦具有更高的催化活性，因而Ag能提高光觸媒抗菌劑的抗菌性能。本發明在沒有紫外線照射的情況下，也能發揮良好的抗菌性能。
本發明的複合光觸媒抗菌粉體粒徑分布較均勻，粒徑小於100nm，在紫外線照射下，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巨大芽孢桿菌、枯草桿菌(48小時)抗菌率大於99％，在沒有紫外線照射下，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巨大芽孢桿菌、枯草桿菌(48小時)抗菌率大於90％。本發明提供的複合光觸媒抗菌劑製備方法工藝簡單，不需要特殊設備，產業化前景良好。
具體實施例方式
以下通過具體的實施例對本發明的技術方案作進一步描述。
實施例1複合光觸媒抗菌劑，其組分及重量百分比為TiO2(87.0％)、SiO2(10.7％)和Ag(2.3％)，其製備過程如下將鈦酸四丁脂溶入無水乙醇中，配製10％的鈦酸四丁脂乙醇溶液，按1∶5的比例配製去離子水、乙醇混合液，滴入少量冰醋酸使去離子水、乙醇混合液的PH值為4，將等體積的去離子水、乙醇混合液滴入鈦酸四丁脂乙醇溶液，一邊滴入一邊攪拌，溶液溫度保持在15℃。待去離子水、乙醇混合液加入鈦酸四丁脂乙醇溶液後，攪拌6小時，得到均勻透明的二氧化鈦溶膠。
將正矽酸乙脂溶入無水乙醇中，配製10％的正矽酸乙脂乙醇溶液，按1∶3比例配製去離子水、乙醇混合液，將等體積的去離子水、乙醇混合液滴入正矽酸乙脂乙醇溶液，一邊滴入一邊攪拌，溶液溫度保持在15℃，攪拌16小時，得到均勻透明的二氧化矽溶膠。將體積比為10∶1的二氧化鈦溶膠、二氧化矽溶膠混合，攪拌4小時，溶膠溫度保持在15℃，得到均勻透明的混合溶膠。
配製重量百分比濃度為2.5％的硝酸銀溶液，將混合溶膠體積1.8％的硝酸銀水溶液滴入混合溶膠中，一邊滴入一邊攪拌，溶膠溫度保持在15℃，攪拌2小時。形成不具流動性的凝膠後，淨置3天，在真空下升溫至100℃，升溫速度為1℃/min，保溫12小時，研磨後，在空氣氣氛中升溫至600℃，升溫速度為3℃/min，保溫3小時，得到複合光觸媒抗菌粉體。
本實施例製得的複合光觸媒抗菌粉體，在紫外線照射下，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巨大芽孢桿菌、枯草桿菌(48小時)抗菌率為99.99％，在沒有紫外線照射下，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巨大芽孢桿菌、枯草桿菌(48小時)抗菌率為90.5％。
實施例2複合光觸媒抗菌劑，其組分及重量百分比為TiO2(80.6％)、SiO2(16.5％)和Ag(2.9％)，其製備過程如下將鈦酸四丁脂溶入無水乙醇中，配製10％的鈦酸四丁脂乙醇溶液，按1∶3的比例配製去離子水、乙醇混合液，滴入少量冰醋酸使去離子水、乙醇混合液的PH值為4.5，將等體積的去離子水、乙醇混合液滴入鈦酸四丁脂乙醇溶液，一邊滴入一邊攪拌，溶液溫度保持在25℃，待去離子水、乙醇混合液加入鈦酸四丁脂乙醇溶液後，攪拌5小時，得到均勻透明的二氧化鈦溶膠。
將正矽酸乙脂溶入無水乙醇中，配製10％的正矽酸乙脂乙醇溶液，按1∶3比例配製去離子水、乙醇混合液，將等體積的去離子水、乙醇混合液滴入正矽酸乙脂乙醇溶液，一邊滴入一邊攪拌，溶液溫度保持在25℃，攪拌12小時，得到均勻透明的二氧化矽溶膠。將體積比為6∶1的二氧化鈦溶膠、二氧化矽溶膠混合，攪拌3小時，溶膠溫度保持在25℃，得到均勻透明的混合溶膠。
配製重量百分比濃度為2.5％的硝酸銀溶液，將混合溶膠體積2.3％的硝酸銀水溶液滴加入混合溶膠中，一邊加入一邊攪拌，溶膠溫度保持在25℃，攪拌1.5小時。形成不具流動性的凝膠後，淨置3天，在真空下升溫至100℃，升溫速度為1℃/min，保溫12小時，研磨後，在空氣氣氛中升溫至600℃，升溫速度為3℃/min，保溫3小時，得到複合光觸媒抗菌粉體。
本實施例製得的複合光觸媒抗菌粉體，在紫外線照射下，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巨大芽孢桿菌、枯草桿菌(48小時)抗菌率為99.99％，在沒有紫外線照射下，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巨大芽孢桿菌、枯草桿菌(48小時)抗菌率為96.6％。
實施例3複合光觸媒抗菌劑，其組分及重量百分比為TiO2(73.7％)、SiO2(22.6％)和Ag(3.7％)，其製備過程如下將鈦酸四丁脂溶入無水乙醇中，配製10％的鈦酸四丁脂乙醇溶液，按1∶3的比例配製去離子水、乙醇混合液，滴入少量冰醋酸使去離子水、乙醇混合液的PH值為5，將等體積的去離子水、乙醇混合液滴入鈦酸四丁脂乙醇溶液，一邊滴入一邊攪拌，溶液溫度保持在35℃，待去離子水、乙醇混合液加入鈦酸四丁脂乙醇溶液後，攪拌4小時，得到均勻透明的二氧化鈦溶膠。
將正矽酸乙脂溶入無水乙醇中，配製10％的正矽酸乙脂乙醇溶液，按1∶3比例配製去離子水、乙醇混合液，將等體積的去離子水、乙醇混合液滴入正矽酸乙脂乙醇溶液，一邊滴入一邊攪拌，溶液溫度保持在35℃，攪拌8小時，得到均勻透明的二氧化矽溶膠。將體積比為4∶1的二氧化鈦溶膠、二氧化矽溶膠混合，攪拌2小時，溶膠溫度保持在35℃，得到均勻透明的混合溶膠。
配製重量百分比濃度為2.5％的硝酸銀溶液，將混合溶膠體積3％的硝酸銀水溶液滴加入混合溶膠中，一邊加入一邊攪拌，溶膠溫度保持在35℃，攪拌1小時。形成不具流動性的凝膠後，淨置3天，在真空下升溫至100℃，升溫速度為1℃/min，保溫12小時，研磨後，在空氣氣氛中升溫至600℃，升溫速度為3℃/min，保溫3小時，得到複合光觸媒抗菌粉體。
本實施例製得的複合光觸媒抗菌粉體，在紫外線照射下，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巨大芽孢桿菌、枯草桿菌(48小時)抗菌率為99.99％，在沒有紫外線照射下，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巨大芽孢桿菌、枯草桿菌(48小時)抗菌率為99.5％。
權利要求
1.一種複合光觸媒抗菌劑，其特徵在於，各組分及其重量百分比為TiO273.7~87.0％，SiO210.7~22.6％，Ag 2.3~3.7％。
2.根據權利要求1所述的複合光觸媒抗菌劑，其特徵是，所述的TiO2的尺寸為納米級。
3.根據權利要求1所述的複合光觸媒抗菌劑，其特徵是，所述的SiO2的尺寸為納米級。
4.根據權利要求1所述的複合光觸媒抗菌劑，其特徵是，所述的Ag的尺寸為納米級。
5.根據權利要求1所述的複合光觸媒抗菌劑，其特徵是，TiO2納米粒子經SiO2改性，SiO2包覆TiO2納米粒子表面，形成一層多孔包覆層。
6.根據權利要求1所述的複合光觸媒抗菌劑，其特徵是，粒徑小於100nm。
全文摘要
一種化工技術領域的複合光觸媒抗菌劑，其組分及重量百分比為TiO
文檔編號A01P3/00GK1784974SQ200510110218
公開日2006年6月14日 申請日期2005年11月10日 優先權日2005年11月10日
發明者楊琪, 陳允, 胡文彬 申請人:上海交通大學