[发明专利]纳米TiO2抗菌陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米TiO₂抗菌陶瓷的制备方法，属精细化工领域。

背景技术

纳米锐钛矿TiO₂由于其颗粒小(＜100nm)，比表面积大。具有极高的化学活性，在水和空气中O₂的存在下，在光照射下可以释放出原子氧和氢氧自由基，而杀灭细菌。其粒径越小，比表面积越大，杀菌效果越好。二氧化钛杀菌作用原理如下：  (锐钛)

纳米TiO₂在水和空气中，在光照下，能够自行分解出自由移动的带负电的电子(e^-)和带正电的空穴(h⁺)，发生上面一系列化学反应，形成空穴-电子对，吸附溶解在TiO₂表面的氧俘获电子形成O₂^-，而空穴则将吸附在TiO₂表面的OH^-和H₂O氧化成HO·。生成的原子氧和氢氧自由基有很强的化学活性，特别是原子氧能与多数有机物发生氧化反应，同时能与细菌内的有机物反应，生成CO₂和H₂O，从而在短时间内杀死细菌，并消除有机污物，利用TiO₂的光化杀菌性，国外已研究出抗菌纤维、抗菌建材、抗菌涂料，农田抗菌剂、空气净化剂等产品。在陶瓷表面固化TiO₂纳米晶后，并不影响釉面的光洁度，同时可以起到抗菌的效果，可以广泛地用于浴缸、地砖、卫生设施和餐具。目前也有采用Ag⁺掺入陶瓷制备抗菌陶瓷的方法，但Ag⁺杀菌一则成本高，二则Ag⁺是以溶出方式杀菌，随着抗菌剂的溶出效果会逐渐下降，且银系抗菌剂的效果约在24h左右发生。而氧化钛光催化杀菌，一是即效好，仅需1h左右发生作用，二是一种半永久维持抗菌效果的抗菌剂，不存在溶出消耗，三是有很好的安全性，与皮肤接触无不良影响。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种纳米TiO₂抗菌陶瓷的制备方法，该方法制备的TiO₂抗菌陶瓷具有较好的抗菌效果，且制造成本较低，工艺较简单，易于大规模生产。

本发明提供的技术方案是，一种纳米TiO₂抗菌陶瓷的制备方法，将纳米TiO₂均匀分散于介质中，然后涂布于陶瓷表面，高温锻烧而将TiO₂固化在陶瓷的表面而得到抗菌陶瓷，其特征为：

1)将纳米TiO₂球磨，然后用超声分散或高速乳化将之分散到分散介质中，配成浓度为1-10％的溶液；

2)将该溶液均匀地涂布于陶瓷面上，干燥，形成一层光亮的膜；

3)700℃～850℃高温锻烧1～2小时，其中煅烧温度以700℃～800℃为好。

上述球磨时间为24～48小时。

纳米TiO₂为在高温800℃仍为稳定的锐钛矿相纳米晶，其制法为：用H₂SO₄溶解偏钛酸得到硫酸氧钛；稀释硫酸氧钛溶液浓度在0.05～0.5mol/L；用氨水，(NH₄)₂CO₃与NaOH或氨水的混合液调节PH至8-11；洗涤正钛酸用3％的Ba(NO3)2测定至无SO₄^-；锻烧温度控制在500～800℃，处理时间是1--2小时；按上述步骤即可得到均匀，分散较好的纯锐钛相的30～80nm的TiO₂。

上述分散介质为可溶性淀粉、多糖、聚乙烯醇或聚乙二醇等。