[发明专利]一种二氧化锰纳米棒载银催化剂、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种二氧化锰纳米银载银催化剂、制备方法及其用途。

背景技术

近年来，催化氧化技术尤其是以半导体材料如TiO₂为催化剂的光催化氧化技术成为杀菌消毒技术的研究热点，但其在实际应用中存在的问题是，需使用紫外光或近紫外光激发TiO₂产生强氧化性中间体杀死微生物，这就使得该种技术整体设备复杂导致成本较高，这些明显的不足限制了该种技术大规模的推广应用。

非光催化杀菌技术主要涉及负载银的系列催化剂、氧化镁、氧化锌等，这些催化剂在室温条件下能有效吸附微生物，同时可以活化氧分子形成具有较强氧化能力的活性氧，从而达到对致病微生物的高效吸附和灭活。载银催化剂由于具有优异的杀菌活性而倍受关注。

CN102017997A公开了一种高效单原子银纳米线抗菌材料，该抗菌材料的单原子银纳米线从骨架掺杂二氧化锰分子筛的孔口延伸到孔内。二氧化锰分子筛的特征在于具有hollandite型晶体结构；孔道中含有单原子银纳米线或/和A离子(A=K⁺，Na⁺，或H⁺)。该催化剂中掺杂有Zn²⁺以及Ti⁴⁺，银的含量高，增加了其成本，并且抑菌能力稍差，无法满足实际使用的要求。

CN102198404A公开了一种载银纳米二氧化锰催化剂及其制备方法和应用。该发明的催化剂其活性组分为银负载掺杂的二氧化锰分子筛(OMS-2)，由金属银定向掺杂到纳米二氧化锰分子筛孔道中形成；金属银的负载量为1%-25%。该催化剂可用于车内或室内等封闭体系内甲醛污染物的去除。该催化剂中活性组分银颗粒在二氧化锰的孔道中，并没有暴露到催化剂的表面。如果将该发明的催化剂用于杀菌，细菌很难进入孔道与催化剂活性组分银或者催化产生的活性氧接触，从而难以达到优异的杀菌效果。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种二氧化锰纳米棒载银催化剂，其可用于室温催化杀菌，具有效率高、稳定性好的优点，可以抑制杀灭各种病菌，如大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种二氧化锰纳米棒载银催化剂，其由二氧化锰纳米棒载体和活性物种银组成，所述银的质量占催化剂的质量的1～6wt%，二氧化锰纳米棒载体的质量占催化剂的质量的94～99wt%。1～6wt%含量的银负载到99～94wt%含量的二氧化锰纳米棒载体上，可以在降低催化剂成本的基础上达到优异的杀菌效果。

所述银的质量占催化剂的质量的例如为1.2wt%、1.5wt%、1.8wt%、2.1wt%、2.4wt%、2.7wt%、3.0wt%、3.3wt%、3.6wt%、3.9wt%、4.2wt%、4.5wt%、4.8wt%、5.1wt%、5.4wt%或5.8wt%。

所述二氧化锰纳米棒载体的质量的占催化剂的质量的例如为94.2wt%、94.5wt%、94.8wt%、95.1wt%、95.4wt%、95.7wt%、96.0wt%、96.3wt%、96.6wt%、96.9wt%、97.2wt%、97.5wt%、97.8wt%、98.1wt%、98.4wt%或98.8wt%。

优选地，所述二氧化锰纳米棒载体选自α-晶型的二氧化锰纳米棒载体、β-晶型的二氧化锰纳米棒载体、γ-晶型的二氧化锰纳米棒载体或δ-晶型的二氧化锰纳米棒载体中的任意一种或者至少两种的混合物。

本发明首次将不同晶型的二氧化锰纳米棒载银催化剂用于室温催化杀菌，不同晶型二氧化锰纳米棒载银催化剂具有不同的杀菌活性。

本发明的目的之二在于提供一种采用浸渍法负载活性银制备如上所述的二氧化锰纳米棒载银催化剂的制备方法，所述方法为将二氧化锰纳米棒加入到银源溶液中，旋蒸，干燥，然后焙烧，得到二氧化锰纳米棒载银催化剂。

优选地，所述银源选自硝酸银或/和醋酸银。

优选地，将二氧化锰纳米棒加入到银源溶液中，搅拌，使二氧化锰纳米棒均匀分布于银源溶液中，然后旋蒸。所述搅拌时间为0.5～2.5h，例如0.7h、0.9h、1.1h、1.3h、1.5h、1.7h、1.9h、2.1h或2.3h，优选0.8～2.2h，进一步优选1～2h。

优选地，所述旋蒸的温度为50～70℃，例如52℃、54℃、56℃、58℃、61℃、63℃、65℃、67℃或69℃，优选53～68℃，进一步优选55～65℃，最优选60℃。