CN106278244A - 一种光触媒材料的抗菌防霉陶瓷及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光触媒材料的抗菌防霉陶瓷，包含以下重量百分比的组分：金红石50～55％，高效无机分散剂35～40％，粘结剂2～8％，竹炭5～15％，还包括制备光触媒材料的抗菌防霉陶瓷的生产工艺。本发明的有益效果是1)工艺流程简单，避免了传统制备方法中纳米粉体在高温煅烧中团聚从而降低催化活性的问题；2)采用高效无机分散剂和粘结剂，解决了纳米粒子的分散、固定粘合以及胶体pH值过低的问题；3)产品在日光和365nm波长紫外光照射下即具有高的催化活性，避免了使用254nm波长紫外光源产生臭氧对人体产生危害的缺点。

Description

一种光触媒材料的抗菌防霉陶瓷及其生产工艺

技术领域

本发明属于陶瓷砖领域，尤其是涉及一种光触媒材料的抗菌防霉陶瓷及其生产工艺。

背景技术

光触媒[Photocatalyst]是光[Photo＝Light]+触媒(催化剂)[catalyst]的合成词。光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称，是当前国际上治理室内环境污染的最理想材料。

光触媒在光的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可把有机污染物分解成无污染的水(H2O)和二氧化碳(CO2)，因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。

目前限制光触媒技术应用的难点主要在于：纳米化的二氧化钛生产技术，其主要存在的问题是：1.传统粉体制备方法中纳米粉体在高温煅烧中易于团聚，不易在水中在分散，而用溶胶凝胶法制备的胶体却存在ph值过低的问题。2.胶体光触媒在基体上的固体粘合，目前市场上的产品大部分采用有机粘接剂，其缺点是粘接剂本身容易被光触媒技术分解，从而造成光触媒脱落。

发明内容

本发明的目的是提供一种光触媒材料的抗菌防霉陶瓷及其生产工艺，其陶瓷具有杀菌、防霉作用，其生产工艺简单、成本低，解决了纳米粒子团聚、固定粘合和PH值过低的问题，尤其适合在生产室内陶瓷瓷砖上使用。

本发明的技术方案是：一种光触媒材料的抗菌防霉陶瓷，包含以下重量百分比的组分：

其中的高效无机分散剂为氢氧化铝，

其中的粘结剂为硅水玻璃，即硅酸纳水溶液。

制备光触媒材料的抗菌防霉陶瓷的生产工艺，依次包括以下步骤：采用分步沉淀低温结晶法，直接用中间产物TiCl₄制备出具有高催化活性的锐钛矿型纳米TiO2胶体，纳米粒子的粒径小于10nm，胶体pH值3.0左右，光催化性能优良。

1)按照上述比例将金红石、竹炭放入加热容器内，使用搅拌棒将金红石、炭粉充分混合并通入氯气(Cl₂)，在高温850-1050℃条件下，制得TiCl₄和一种可燃性气体，

2)取出步骤1)生产的四氯化钛(TiCl₄)放入到器皿中

3)在器皿中加入上述比例的氢氧化铝、硅水玻璃和水，搅拌至完全溶解；

4)对步骤3)混合好的溶液进行经稀释、沉淀、洗涤和重结晶得到锐钛矿型纳米二氧化钛光触媒的水性浆液；

5)将纳米二氧化钛单分散的水性浆料加入到占全部陶瓷釉层料20～40wt％的陶瓷釉料中，经混合均匀后，再加入剩余的陶瓷釉料中，并用混料缸搅拌均匀即可。

进一步，所述步骤1)的优选温度为960-1000℃。

本发明具有的优点和积极效果是：本工艺以TiCl₄为中间产料，经稀释、沉淀、洗涤和重结晶得到锐钛矿型纳米二氧化钛光触媒，该生产工艺的特点在于：

1、工艺流程简单，反应温度不超过100℃，避免了传统制备方法中纳米粉体在高温煅烧中团聚从而降低催化活性的问题；

2、采用高效无机分散剂和粘结剂，解决了纳米粒子的分散、固定粘合以及胶体pH值过低的问题；

3、产品在日光和365nm波长紫外光照射下即具有高的催化活性，避免了使用254nm波长紫外光源产生臭氧对人体产生危害的缺点。

具体实施方式

具体实施1

本发明的技术方案为：一种光触媒材料的抗菌防霉陶瓷，包含以下重量百分比的组分：

制备光触媒材料的抗菌防霉陶瓷的生产工艺，依次包括以下步骤：采用分步沉淀低温结晶法，直接用中间产物TiCl₄制备出具有高催化活性的锐钛矿型纳米TiO2胶体，纳米粒子的粒径小于10nm，胶体pH值3.0左右，光催化性能优良。

1)按照上述比例将金红石、竹炭放入加热容器内，使用搅拌棒将金红石、炭粉充分混合并通入氯气(Cl₂)，在高温960℃条件下，制得TiCl₄和一种可燃性气体，可知：反应物是金红石、碳粉和氯气，生成物是四氯化钛和一氧化碳，因此反应的化学方程式为

TiO2+2C+2Cl₂ 高温TiCl₄+2CO

2)取出步骤1)生产的四氯化钛(TiCl₄)放入到器皿中

3)在器皿中加入上述比例的氢氧化铝、硅水玻璃和水，搅拌至完全溶解；

4)对步骤3)混合好的溶液进行经稀释、沉淀、洗涤和重结晶得到锐钛矿型纳米二氧化钛光触媒的水性浆液；

5)将纳米二氧化钛单分散的水性浆料加入到占全部陶瓷釉层料30wt％的陶瓷釉料中，经混合均匀后，再加入剩余的陶瓷釉料中，并用混料缸搅拌均匀即可。

具体实施2

本发明的技术方案为：一种光触媒材料的抗菌防霉陶瓷釉，包含以下重量百分比的组分：

制备光触媒材料的抗菌防霉陶瓷的生产工艺，依次包括以下步骤：采用分步沉淀低温结晶法，直接用中间产物TiCl₄制备出具有高催化活性的锐钛矿型纳米TiO2胶体，纳米粒子的粒径小于10nm，胶体pH值3.0左右，光催化性能优良。

1)按照上述比例将金红石、竹炭放入加热容器内，使用搅拌棒将金红石、炭粉充分混合并通入氯气(Cl₂)，在高温850℃条件下，制得TiCl₄和一种可燃性气体，可知：反应物是金红石、碳粉和氯气，生成物是四氯化钛和一氧化碳，因此反应的化学方程式为

TiO2+2C+2Cl₂ 高温TiCl₄+2CO

2)取出步骤1)生产的四氯化钛(TiCl₄)放入到器皿中

3)在器皿中加入上述比例的氢氧化铝、硅水玻璃和水，搅拌至完全溶解；

4)对步骤3)混合好的溶液进行经稀释、沉淀、洗涤和重结晶得到锐钛矿型纳米二氧化钛光触媒的水性浆液；

5)将纳米二氧化钛单分散的水性浆料加入到占全部陶瓷釉层料20wt％的陶瓷釉料中，经混合均匀后，再加入剩余的陶瓷釉料中，并用混料缸搅拌均匀即可。

具体实施例3

本发明的技术方案为：一种光触媒材料的抗菌防霉陶瓷，包含以下重量百分比的组分：

制备光触媒材料的抗菌防霉陶瓷的生产工艺，依次包括以下步骤：采用分步沉淀低温结晶法，直接用中间产物TiCl₄制备出具有高催化活性的锐钛矿型纳米TiO2胶体，纳米粒子的粒径小于10nm，胶体pH值3.0左右，光催化性能优良。

1)按照上述比例将金红石、竹炭放入加热容器内，使用搅拌棒将金红石、炭粉充分混合并通入氯气(Cl₂)，在高温1050℃条件下，制得TiCl₄和一种可燃性气体，可知：反应物是金红石、碳粉和氯气，生成物是四氯化钛和一氧化碳，因此反应的化学方程式为

TiO2+2C+2Cl₂ 高温TiCl₄+2CO

2)取出步骤1)生产的四氯化钛(TiCl₄)放入到器皿中

3)在器皿中加入上述比例的氢氧化铝、硅水玻璃和水，搅拌至完全溶解；

4)对步骤3)混合好的溶液进行经稀释、沉淀、洗涤和重结晶得到锐钛矿型纳米二氧化钛光触媒的水性浆液；

5)将纳米二氧化钛单分散的水性浆料加入到占全部陶瓷釉层料40wt％的陶瓷釉料中，经混合均匀后，再加入剩余的陶瓷釉料中，并用混料缸搅拌均匀即可。

釉面涂层分析采用X射线衍射分析仪XRD，扣gakuD/AX迅型扣1粗分析涂层的相结构。采用电镜型分析涂层的表观形貌及涂层厚度。

1)自然落菌实验将涂本陶瓷釉层的瓷砖和空白瓷砖作对比样放置于室内通风不良化自然光照射条件下保持611扁用无菌的生理盐水洗下细菌，涂布于无菌的血平板中在恒温箱37°0中培养2后记录其茵落数。

2)人为接茵实验抖金黄色葡萄球菌为实验菌种。为了简化实验结果，实验开始前作了不同稀释度的菌液，在瓷砖表面能够直接观察到菌落数。在保证无菌的条件下，将稀释好的茵液加入的琼脂里混匀。将此泡合液迅速涂布于无茵的涂本陶瓷釉层瓷砖和空白瓷砖上，使其与涂层充分接触，经质量法计算厚度约为化911，置于恒温箱37°0中培养2巧光源照射后记录其菌落数。

结果表明涂有本陶瓷釉层的瓷砖抗菌性能较好，产品在日光和365nm波长紫外光照射下即具有高的催化活性，避免了使用254nm波长紫外光源产生臭氧对人体产生危害的缺点。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种光触媒材料的抗菌防霉陶瓷，其特征在于：包含以下重量百分比的组分：

其中的高效无机分散剂为氢氧化铝，

其中的粘结剂为硅水玻璃，即硅酸纳水溶液。

2.制备权利要求1所述的光触媒材料的抗菌防霉陶瓷的生产工艺，其特征在于：依次包括以下步骤：采用分步沉淀低温结晶法，直接用中间产物TiCl₄制备出具有高催化活性的锐钛矿型纳米TiO2胶体，具体如下：

1)按照上述比例将金红石、竹炭放入加热容器内，使用搅拌棒将金红石、炭粉充分混合并通入氯气(Cl₂)，在高温850-1050℃条件下，制得TiCl₄和一种可燃性气体，

2)取出步骤1)生产的四氯化钛(TiCl₄)放入到器皿中

3)在器皿中加入上述比例的氢氧化铝、硅水玻璃和水，搅拌至完全溶解；

4)对步骤3)混合好的溶液进行经稀释、沉淀、洗涤和重结晶得到锐钛矿型纳米二氧化钛光触媒的水性浆液；

5)将纳米二氧化钛单分散的水性浆料加入到占全部陶瓷釉层料20～40wt％的陶瓷釉料中，经混合均匀后，再加入剩余的陶瓷釉料中，并用混料缸搅拌均匀即可。

3.根据权利要求2所述的制备光触媒材料的抗菌防霉陶瓷的生产工艺，其特征在于：所述步骤1)的优选温度为960-1000℃。