[发明专利]一种具有抗菌及光催化双功能环境净化材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有抗菌及光催化双功能环境净化材料及其制备方法，属于环境污染治理技术领域。本发明通过溶胶‑凝胶法制备Ag离子掺杂纳米TiO₂/硅藻土环境净化材料。本发明制备的具有抗菌及光催化双功能环境净化材料克服了TiO₂容易团聚，低的吸附能力以及难以从固‑液系统中分离等缺点；防止了银离子的缓释和变色；并避免了电子‑空穴对的复合，从而提高了TiO₂的光催化活性；实现了无光源抗菌等功能。

技术领域

本发明涉及一种具有抗菌及光催化双功能环境净化材料及其制备，属于环境污染治理技术领域。

背景技术

光催化是指材料在光照条件下，将光能转化为化学能，用来降解或者合成化合物的过程。目前发现具有光催化现象的材料主要是一些半导体，包括ZnO，TiO₂，WO₃，SnO₂等，其中TiO₂半导体由于其易得，化学性质稳定，抗光腐蚀性强，氧化能力强使其在光催化材料的研究中处于领先地位。但是纳米TiO₂半导体的禁带宽度约为3.2eV，其禁带宽度直接决定了激发电子从价带跃迁到导带的最长波长为387.5nm，即只能被紫外光激发，这大大影响了其光催化活性。研究人员发现，半导体复合、贵金属沉积、表面光敏化和离子掺杂都可以改变纳米TiO₂的禁带宽度，从而影响TiO₂的光催化活性和光电性能。

抑制微生物生长和发育的性能称为抗菌,杀死微生物的性能称为杀菌,对于能够杀灭或抑制微生物的材料,人们通常都叫抗菌材料,材料自身具有抑制和杀灭微生物的功能,也称为抗菌性能。在自然界有许多物质本身就具有良好的杀菌和抑制微生物的功能,如部分带有特定基团的有机化合物,一些无机金属材料及其化合物、部分矿物和天然物质。抗菌剂根据其材料的不同,可分为有机抗菌剂、无机抗菌剂和天然抗菌剂三类。

近年来随着纳米材料的发展,出现了第二类无机抗菌剂即具有光催化作用的抗菌剂如二氧化钛(TiO₂)和氧化锌(ZnO)等。与抗菌金属离子材料相比,光催化抗菌剂也具有杀菌能力强,杀菌效率高,作用持久,对人体无害的优点。其中TiO₂的光催化作用不但可以杀死绝大多数的微生物,而且能降低有机污染，材料本身无毒,对人体安全,对皮肤无刺激,在杀菌的过程中自身并不消耗,所以具有持久的抗菌性能。

刘岩等在《掺银纳米二氧化钛蒙脱石复合抗菌剂的制备及性能研究》(延安大学学报，2015年6月，第34卷，第2期)中，公开了一种掺银纳米二氧化钛蒙脱石材料，但是该种材料在液相中易分散和悬浮，在实际应用中存在光催化剂难以回收的问题，而且该种材料银掺杂过多，成本太高，不利于规模化生产。

现有技术中普遍存在TiO₂容易团聚，吸附能力较低以及难以从固-液系统中分离等问题。因此，有必要通过重新拟定原材料，调整工艺参数来解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种成本低、光催化性能高的具有抗菌及光催化双功能环境净化材料。

一种具有抗菌及光催化双功能环境净化材料，按如下步骤制备而成，

a、按钛酸丁酯、无水乙醇和冰醋酸的重量比为1:1.5～2.5:0.06～0.5，将钛酸丁酯与无水乙醇混匀后，再加入冰醋酸，得到溶液A；

将硝酸银、无水乙醇与水按重量比1:50～200:10～80混合，得到溶液B；

b、将步骤a中制得的溶液B按每秒1～4滴的速度加入到溶液A中，调节pH＜3，经搅拌陈化，得到溶胶C；其中，溶液B的加入量按溶液B中的硝酸银与溶液A中的钛酸丁酯重量比为1:100～400加入；

c、按钛酸丁酯与硅藻土的重量比1:0.1～0.5称取硅藻土，然后将硅藻土与溶胶C混匀，得到白色凝胶；