[发明专利]一种负载型氧化物薄膜及其制备方法、应用

说明书

本申请公开了一种负载型氧化物薄膜及其制备方法、应用，所述负载型氧化物薄膜包括光催化剂和氧化物薄膜；所述氧化物薄膜为金属氧化物薄膜；所述氧化物薄膜中含有有序的通孔阵列；所述光催化剂负载在所述氧化物薄膜的通孔中。本发明具有工艺简单、环境友好和成本低廉的特点，可以实现纳米规则孔结构的可控制备，改善通孔薄膜过滤材料的透光、透气性能和杀菌消毒性能，并具备一定的自洁功能以及可重复使用性。

技术领域

本申请涉及一种负载型氧化物薄膜及其制备方法、应用，属于新型纳米功能材料的制备技术领域。

背景技术

随着严重急性呼吸道综合症(SARS)的冠状病毒、猪流感(SI)、禽流感(AI)以及于2020年1月席卷全球的新型冠状病毒的相继出现，口罩等卫生防护用品需求量急剧增加。目前广泛使用的口罩过滤材料主要有两种，一种是采用永久静电纤维材料进行吸附过滤，另一种是利用活性碳多孔结构且比表面积大的特性进行吸附过滤，与活性炭吸附材料相比，前者由于其制备工艺成熟、成本低、重量小等优点得到了更为广泛的应用，如无纺布，即为典型的静电纺丝纳米纤维膜材料。

尽管无纺布在大幅降低滤料厚度的同时仍然能够达到较高的阻挡效率，然而其透气性能仍有很大提高空间。近年来文献和专利中报道了大量针对无纺布性能改进技术，有文献公开了一种静电纺纳米纤维口罩过滤材料，从材料内部结构改进入手提高材料过滤性能和透气性能，还有专利从外形结构上入手，公布了一种立体口罩，尽管过滤性能和透气性能均有所提高，但仍然难以从根本上解决透气性能差的问题。

采用无纺布作为过滤材料的另一个问题是其自身不具备杀菌消毒的性能。在无纺布基础上进行的具有杀菌消毒功能的口罩过滤材料研究也越来越多。有文献报道一种无纺布抗菌口罩及其制备方法，采用硝酸银、海藻酸钠等制备成抗菌添加剂添加至聚丙烯中，通过特定工艺制成抗菌无纺布，具有较好的过滤性能和杀菌性能，但其不足之处在于透气性能仍有改进空间，并且无法重复利用。还有文献报道一种石墨烯抑菌口罩过滤材料，将石墨烯掺入无纺布中，尽管具备一定的杀菌性能，但其透气性能欠佳。需要注意的是，在无纺布基础上进行的功能改进，受材料自身性质的限制，难以同时兼顾材料厚度、过滤性能和透气性能等指标。因此需要从材料入手，充分考虑并权衡材料的厚度、质量、过滤性能、透气性能和杀菌性能之间的关系。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种负载型氧化物薄膜，所述负载型氧化物薄膜包括光催化剂和氧化物薄膜；所述氧化物薄膜为金属氧化物薄膜；所述氧化物薄膜中含有有序的通孔阵列；所述光催化剂负载在所述氧化物薄膜的通孔中；主要解决目前口罩核心过滤层普遍存在的透气性不足、杀菌性能不足、不可重复使用等问题。

本发明提供一种具有光催化杀菌性能的过滤材料，其技术方案是：首先以金属合金为原材料，采用电化学阳极氧化技术制备具有规则阵列纳米尺寸孔道的通孔薄膜，然后在纳米尺寸孔道内负载具备特定活性的光催化剂，得到纳米结构可控并且具有光催化杀菌性能的过滤材料。本发明具有工艺简单、环境友好和成本低廉的特点，采用本发明提供的技术方案，可以实现纳米规则孔结构的可控制备，通过优化孔密度和平均孔径提高样品的透气和透光性能，通过在纳米阵列孔壁负载的光催化剂实现样品的杀菌消毒和自清洁功能，作为口罩的核心过滤层，可有效改善病毒防护能力和重复使用性。

本发明以金属基体纳米通孔薄膜材料作为过滤材料替代无纺布，利用其密集且规则的纳米孔道从根本上解决材料的过滤性能和透气性能兼顾的问题，同时采用壁载催化剂技术，在纳米通孔表面负载具有特定性能的光催化剂，使其具备消毒杀菌的功能。

根据本申请的第一方面，提供了一种负载型氧化物薄膜，所述负载型氧化物薄膜包括光催化剂和氧化物薄膜；

所述氧化物薄膜为金属氧化物薄膜；所述氧化物薄膜中含有通孔阵列；

所述光催化剂负载在所述氧化物薄膜的通孔中；

可选地，所述光催化剂包括无机半导体材料、有机半导体材料中的至少一种。