[发明专利]白炭黑-二氧化钛复合光催化抗菌剂的制备方法

说明书

本发明公开一种白炭黑‑二氧化钛复合光催化抗菌剂的制备方法，该方法通过溶胶‑凝胶法将二氧化钛负载在白炭黑载体上，获得既具有光催化性能又具有抗菌性能的复合粉体材料，本发明制备的材料结合了N型半导体二氧化钛和性能稳定的二氧化硅的优点，通过负载技术将二氧化钛颗粒负载在白炭黑颗粒上，解决二氧化钛粉体颗粒小、易团聚、难回收等问题；同时该复合光催化抗菌剂在有无紫外光照下均具有显著的抗菌性能，打破以往复合粉体需在紫外光照射的局限，拓宽了光响应范围，故该方法制备的白炭黑‑二氧化钛复合光催化抗菌剂将具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种白炭黑-二氧化钛复合光催化抗菌剂的制备方法。

背景技术

伴随着世界经济的不断发展和人们生活水平的不断提高，含有有机污染物的废水废气的排放量也在不断增加，这对生态环境构成了巨大威胁，同时在有机污染物中滋生着大量细菌等微生物也给人们的生活带来了很大的困扰。细菌的大量繁殖不但影响公共卫生环境，而且在细菌死亡后其尸体也会释放出能引起伤寒，霍乱等疾病的内毒素物质，引起后期污染。因此，在降解有机污染物的同时杀灭并降解有害微生物成为当今科学研究和开发的热点。所以，既具有光催化降解有机物性能又具有抗菌性能的材料已俨然成为科技发展的重要内容，半导体复合光催化抗菌材料已得到了广泛研究。随着研究的不断深入，二氧化钛凭借其绿色环保、无二次污染、性质稳定、制备简单和价格低廉等优点脱颖而出，已然成为了最为热门的一种半导体光催化抗菌剂；二氧化钛在光照的条件下将光能转换为化学能，生成具有强氧化性的羟基自由基，从而将大多数有机污染物彻底氧化分解为绿色环保的CO₂和H₂O及其它无机离子；同时，光催化反应生成的活性超氧离子自由基(•O^2⁻)和羟基自由基(•OH)能穿透细胞的细胞壁，破坏细胞膜质，进入菌体阻止成膜物质的传输，阻断其呼吸系统和电子传输系统，从而有效杀灭细菌、藻类和微生物等。目前纯二氧化钛粉末存在粒径较小（通常为纳米级），易团聚，回收再利用困难等问题；白炭黑/二氧化钛复合粉体通常采用溶胶凝胶法、共沉淀等工艺进行制备，即以纳米二氧化钛为载体，表面负载或掺杂纳米二氧化硅形成复合材料，但该方法制备的复合粉体也存在因颗粒小而造成团聚的现象，粉体分散效果不好，导致其光催化性能欠佳，同时需要在紫外光照射下才能显示出抗菌活性，其使用范围受到限制。

发明内容

针对现有二氧化钛粉体（或复合粉体）易团聚、回收再利用困难，成本高，适用条件受限等问题，本发明提供了一种白炭黑-二氧化钛复合光催化抗菌剂的制备方法，通过溶胶-凝胶法将二氧化钛负载在微米级白炭黑载体上，从而获得微米级复合光催化抗菌粉体，并通过光降解甲基橙溶液实验及涂布平板法检测其光催化性能和多种条件下的抗菌性能。

本发明方法按如下步骤进行：

（1）取30-50mL硅酸钠溶液和40-60mL碳酸氢钠溶液，预热至70-90℃后同时放入反应器中，在转速300-500r/min条件下反应10-20min后，获得溶胶体系；

（2）分别取15-25mL硅酸钠溶液和20-30mL碳酸氢钠溶液并预热至70-90℃，在100-300r/min转速下将预热好的硅酸钠溶液和碳酸氢钠溶液依次加入步骤（1）的溶胶体系中，充分反应15-30 min后获得凝胶体系，调节pH至1-8，继续反应0.5-1.5h，反应停止后立刻抽滤，产物用去离子水洗涤2-3次，最后置于100-120℃下干燥1-3 h，取出即得平均粒径10-100µm（D50）的白炭黑粉体；

（3）取3g步骤（2）白炭黑粉体、70-100mL无水乙醇混匀后，在超声条件下进行超声分散，使粉体均匀分散于乙醇溶液中，得到悬浮液；