[发明专利]一种功能性细菌纤维素的制备方法

说明书

本发明公开了一种功能性细菌纤维素的制备方法，涉及功能纤维素技术领域，该制备方法以细菌纤维素、纳米TiO₂和Ag离子为原料，采用添加纳米TiO₂的营养液进行细菌纤维素的培养，然后将培养出的细菌纤维素进行水洗、碱煮、在水洗和冷冻干燥处理后，最后冷冻干燥后的细菌纤维素采用磁控溅射技术进行Ag离子溅射，制备的功能性细菌纤维素相对于纯细菌纤维素具有良好的光催化性能，采用磁控溅射技术将银离子沉积在细菌纤维素表面，使银离子均匀且牢固负载在细菌纤维素上，有效提高Ag沉积的TiO₂量子产率。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，涉及细菌纤维素技术领域，具体涉及一种功能性细菌纤维素的制备方法。

背景技术

自然界中有少数细菌可以产生纤维素，其中木醋菌属中的木醋杆菌合成纤维素的能力最强，具有大规模生产的能力。为了区别于植物来源的纤维素,称微生物合成的纤维素为细菌纤维素(Bacterial cellulose，简称BC)。它是一种多孔性网状纳米级生物高分子聚合物，具有独特的超精细纳米网络结构、良好的持水性和吸水性以及优异的机械性能和生物相容性等特点。基于以上优点，细菌纤维素开始被应用于光催化领域，但是由于其本身功能性的不足而需要进行进一步的功能整理。

纳米TiO₂是一种白色、无毒的粉末。它的优点主要有抗化学和光腐蚀、光催化活性高、对废水中的有机物降解无选择性、无二次污染等优点，是目前被称为拥有广阔应用前景的光催化剂。研究表明，在TiO₂材料中掺杂其他物质对其改性，如有机染料，聚合物和金属等，此类掺杂物质可成为光生电子和空穴的捕获阱，能够降低电子和空穴对的复合几率，同时降低TiO₂禁带宽度，从而增强TiO₂对光的利用。贵金属沉积所形成的金属－半导体电极，能使光生电子在Ag岛上富集，光生空穴向TiO₂晶粒表面迁移，从而促进光生电子和空穴的有效分离。

磁控溅射是由二极溅射基础上发展而来，在靶材表面建立与电场正交磁场，解决了二极溅射沉积速率低，等离子体离化率低等问题，成为目前镀膜工业主要方法之一。磁控溅射与其它镀膜技术相比具有如下特点：可制备成靶的材料广，几乎所有金属，合金和陶瓷材料都可以制成靶材；在适当条件下多元靶材共溅射方式，可沉积配比精确恒定的合金；在溅射的放电气氛中加入氧、氮或其它活性气体，可沉积形成靶材物质与气体分子的化合物薄膜；通过精确地控制溅射镀膜过程，容易获得均匀的高精度的膜厚；通过离子溅射靶材料物质由固态直接转变为等离子态，溅射靶的安装不受限制，适合于大容积镀膜室多靶布置设计；溅射镀膜速度快，膜层致密，附着性好等特点，很适合于大批量，高效率工业生产。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种将细菌纤维素、磁控溅射技术、银离子与纳米TiO₂的优点相结合，使纳米TiO₂有效地负载在细菌纤维素这样载体上，提高光的利用率，进而有效提升光催化效率的功能性细菌纤维素的制备方法，为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种功能性细菌纤维素的制备方法，具体步骤如下：

1)将胰蛋白胨、酵母粉和甘露醇配置成营养液，将营养液分装并加入纳米TiO₂颗粒，最后将营养液进行高温灭菌，无菌冷却，在细菌纤维素培养中加入纳米TiO₂颗粒，将细菌纤维素作为纳米TiO₂的载体，防止纳米TiO₂颗粒发生集聚、失活，提高对光的利用率，使其能够更好的应用于光催化领域；

2)将原菌液加入冷却后的营养液中进行接种，将接种好的营养液进行静态培养；

3)将培养的细菌纤维素取出，依次进行去离子水冲洗、碱煮、去离子水冲洗至中性、去离子水水洗和冷冻干燥；