[发明专利]一种用于杀菌消毒的玻璃窗光热催化涂膜及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种用于杀菌消毒的玻璃窗光热催化涂膜及其制备和应用，(1)将钨原与有机溶剂按质量比1：300～1000混匀并搅拌反应至溶液澄清，而后通过蒸发得固体物质A；将丙烯酸羟丙酯按按体积比1:6～15滴加至硅溶胶溶液中混匀并搅拌反应，获得杂化溶液B；(2)A和B按质量比1：5000～50000混合均匀即得光热催化铸膜液；(3)光热催化铸膜液喷至玻璃表面，遮光环境下待铸膜液自然流平后，用紫外光照射；(4)固化后的玻璃窗光热催化涂膜在自然光照射下进行杀菌消毒。本发明提高光催化消毒在太阳光作用下的激发效率，可以通过喷雾器喷涂及紫外光固化，在医院现有已安装的玻璃上新构建一层光催化玻璃膜，通过催化材料光热反应，实现对空气杀菌消毒作用。

技术领域

本发明属于光热催化领域，具体涉及一种用于杀菌消毒的玻璃窗光热催化涂膜及其制备方法。

背景技术

空气微生物包括空气中的细菌、真菌和放线菌等生命活体，在空气中以气溶胶的形式存在。其可借助空气流动传播扩散，当其浓度超过一定限制时，会引起各种呼吸道疾病及过敏反应的发生，对人体健康有重大影响。近年来，人们已逐渐认识到医院环境是某些病原菌的储存库，医院环境微生物污染将促进医院感染的发生和传播。医院环境的耐药基因将对医院感染造成另一种威胁，特别是某些耐药致病菌的出现，而医院环境空气介质传播疾病途径占各传染途径首位，因此对医院环境空气进行有效及长期灭菌不应忽视。

光催化氧化技术具有反应条件温和、能耗低、操作简便、可减少二次污染及可望用太阳光为反应光源等突出特点。该材料在光(特别是紫外光)照射下，具有杀灭细菌的作用，其称为光催化杀菌。1998年Kayano等人发表了TiO₂薄膜光催化剂抗菌和解毒作用的研究论文，证实了光催化材料不仅可以杀死细菌，而且可以彻底将细菌的残骸分解，避免了细菌残骸分解出的内毒素对人类的二次毒害。光催化杀菌有直接和间接反应两种不同的机理，直接反应机理为光生电子和光生空穴直接和细胞壁、细胞膜或细胞的组成成分反应，导致功能单元失活而致细胞死亡。间接反应机理为光生电子或光生空穴与水分子或氧反应，形成氢氧自由基·OH、超氧离子(·O₂^-)和H₂O₂等强氧化类物质，它们与细胞壁、细胞膜和细胞内组成成分发生链式反应，导致细胞死亡。

基于该机理，大量研究者设计开发了多种光催化杀菌设备及方法。例如专利201010624646.9设计了一种制备纳米二氧化钛光催化杀菌涂料的方法，该发明明具有广谱杀菌功效；专利201710357419.6公开了一种净化空气的光催化涂料，其在纳米二氧化钛表面包覆一层聚吡咯，可以显著提高纳米二氧化钛的光催化效率，并且实现二氧化钛填料的有机无机复合，获得一种光催化效率高、成本低、综合性能好的新型光催化剂。

然而目前这些专利所采用的光催化材料带隙宽度极大，导致这些材料仅对太阳光中的紫外光具有显著的吸收利用作用，导致光催化材料能源利用率低，效果不佳。此外大量设备亦采用人工紫外光对催化材料进行激发，造成了大量的能源消耗。

发明内容

本发明提供了一种适用于医院杀菌消毒的玻璃窗光热催化涂膜，提高光催化消毒在太阳光作用下的激发效率，可以通过喷雾器喷涂及紫外光固化，在医院现有已安装的玻璃上新构建一层光催化玻璃膜，通过催化材料光热反应，实现对空气杀菌消毒作用。

为提高光催化消毒在太阳光作用下的激发效率，本发明开发一种光热催化材料。在紫外光作用下或部分低波长可见光作用下，光催化材料催化产生空穴与电子，用于杀灭空气中的细菌微生物；而在长波长可见光以及红外光的作用下，该材料可以近红外区能产生等离子共振吸收，具有显著的近红外光热转化性质，可以显著提升光催化性能。

一种用于杀菌消毒的玻璃窗光热催化铸膜液的制备方法，包括如下步骤：